BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Pencemaran atau polusi bukanlah merupakan hal baru, bahkan tidak sedikit

dari kita yang sudah memahami pengaruh yang ditimbulkan oleh pencemaran/polusi

lingkungan terhadap kelangsungan dan keseimbangan ekosistem. Polusi didefinisikan

sebagai kontaminasi suatu lingkungan oleh bahan-bahan yang dapat mengganggu

kesehatan manusia, kualitas kehidupan, dan juga fungsi alami dari ekosistem.

Minyak bumi merupakan sumber energi utama yang digunakan baik pada

rumah tangga, industri maupun transportasi. Hal ini menyebabkan meningkatnya

kegiatan eksplorasi, eksploitasi, pengolahan dan transportasi produksi minyak bumi

untuk memenuhi kebutuhan manusia sehingga semakin besar pula kecenderungannya

untuk mencemari lingkungan, terutama di wilayah pesisir. Pencemaran tersebut

berasal dari buangan limbah kilang minyak, hasil sampingan dari proses produksi,

distribusi maupun transportasi.

Limbah yang dihasilkan dari kilang minyak berupa limbah cair dan limbah

padat. Produksi kilang minyak bumi sebanyak 1000 barrel per hari akan

menghasilkan limbah padat (lumpur minyak) lebih dari 2.6 barrel sedangkan di

Indonesia, produksi kilang menghasilkan minyak bumi sekitar 1,2 juta barrel per hari

yang berarti menghasilkan limbah padat sebanyak 3120 barrel per hari dan dalam

waktu satu tahun menghasilkan limbah sebanyak 1.3 juta barrel, yang 285000 barrel

diantaranya adalah limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun).

1 | P a g e

Pencemaran lingkungan oleh hidrokarbon minyak bumi terus mengalami

peningkatan dan telah menimbulkan dampak yang berarti bagi makhluk hidup.

Bioremediasi salah satu upaya untuk mengurangi polutan tersebut dengan bantuan

organisme. Bioremediasi adalah proses bioteknologi yang memanfaatkan makhluk

hidup khususnya mikroorganisme (jamur, bakteri) untuk menurunkan konsentrasi

atau daya racun. Bioremediasi bertujuan untuk memecah atau mendegradasi zat

pencemar menjadi bahan yang kurang beracun atau tidak beracun (karbon dioksida

dan air). Biodegradasi senyawa hidrokarbon dari minyak bumi ini dapat dilakukan

oleh mikroorganisme, salah satunya adalah bakteri Arthrobacter sp.

Bioremediasi merupakan pengembangan dari suatu  bidang bioteknologi

lingkungan dengan memanfaatkan proses biologi dalam mengendalikan pencemaran

dengan mengurangi senyawa organik dan bahan beracun baik yang berasal dari

limbah rumah tangga maupun dari industri (Anonymous, 2009).

Ini didasarkan pada kenyataan bahwa dekomposisi komponen minyak bumi di

lingkungan laut ditentukan oleh proses transformasi dan degradasi melalui aktivitas

mikrobial. Lebih dari ratusan spesies bakteri menggunakan komponen kimia dari

minyak bumi untuk menunjang pertumbuhan dan metabolismenya. Jumlah bakteri

yang mampu mendegradasi minyak bumi, terutama senyawa hidrokarbon

(selanjutnya disebut bakteri hidrokarbonuklastik) (Pavlova, 2006).

1.2 TUJUAN

Untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Mikrobiologi Laut

Untuk menambah pengetahuan tentang bakteri hidrokarbonoklastik

Untuk menambah pengetahuan tentang bakteri Arthrobacter sp.

2 | P a g e

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pencemaran Minyak di Laut

Pencemaran minyak terus menjadi masalah di daratan, tetapi masalah ini

menjadi jauh lebih buruk bila terjadi di laut. Sebenarnya pencemaran ini telah

menjadi masalah yang paling parah di dunia, karena dapat mengakibatkan kematian

dan masalah reproduksi dalam jangka panjang bagi banyak biota di laut. Pencemaran

itu tidak semata-mata disebabkan oleh tumpahan minyak yang terjadi sekali-sekali,

tetapi juga dari ratusan juta galon minyak yang bermuara di laut secara diam-diam

yang terjadi sepanjang tahun, kebanyakan dari sumber yang bukan disebabkan oleh

kecelakaan, tetapi dari ceceran minyak di daratan dan limbah dari pemukiman

maupun industri.

Limbah yang dihasilkan dari kilang minyak berupa limbah cair dan limbah

padat. Produksi kilang minyak bumi sebanyak 1000 barrel per hari akan

menghasilkan limbah padat (lumpur minyak) lebih dari 2.6 barrel sedangkan di

Indonesia, produksi kilang menghasilkan minyak bumi sekitar 1,2 juta barrel per hari

yang berarti menghasilkan limbah padat sebanyak 3120 barrel per hari dan dalam

waktu satu tahun menghasilkan limbah sebanyak 1.3 juta barrel, yang 285.000 barrel

diantaranya adalah limbah B3 (Bahan Berbahaya dan Beracun).

Limbah lumpur minyak bumi berpengaruh pada ekosistem pesisir baik

terumbu karang, mangrove maupun biota air, baik yang bersifat lethal (mematikan)

maupun sublethal (menghambat pertumbuhan, reproduksi dan proses fisiologis

lainnya). Hal ini karena adanya senyawa hidrokarbon yang terkandung di dalam

minyak bumi, yang memiliki komponen senyawa kompleks, termasuk didalamnya

3 | P a g e

Benzena, Toluena, Ethilbenzena dan isomer Xylena (BTEX), merupakan senyawa

aromatik dalam jumlah kecil dalam hidrokarbon, namun pengaruhnya sangat besar

terhadap pencemaran, perairan. Kasus yang terjadi, minyak di Guilt of Eilat (Red

Sea) telah merusak gonad Stylophora pistillata, menurunkan survival rate koloni-

koloni karang dan menurunkan jumlah produksi planula serta tumpahan minyak

diesel dan minyak "Bunker C" Witwater di daerah Panama 1968 menyebabkan benih-

benih Avicennia dan Rhizophora sp. serta berbagai invertebrata, penyu, burung dan

alga yang hidup di daerah intertidal mangrove mati, serta banyak kasus lain seperti

tumpahan minyak bahan bakar pembangkit listrik tenaga gas uap (PLTGU) yang

bersumber dari kapal tongkang pengangkut minyak (Kompas, 21 Februari 2004).

Semua itu berpengaruh buruk bagi lingkungan perairan khususnya biota yang ada

didalamnya, sehingga menyebabkan turunnya produktivitas sumberdaya perikanan.

Oleh karena itu, upaya penanggulangannya mutlak harus dilakukan.

2.2 Sejarah Penemuan Bakteri Arthrobacter sp

Pembersihan atas pencemaran itu telah menimbulkan masalah yang luas dan

mahal bagi lingkungan. Namun, Profesor Eugene Rosenberg dari Universitas Tel

Aviv di Israel telah menemukan suatu larutan organik yang efektif. Di dalam risetnya

beliau menemukan suatu jasad renik bersel tunggal dalam jumlah besar yang

dinamakan bakteri arthobactor yang dapat menguraikan dan membersihkan minyak,

dan hanya menyisakan air yang jernih sebagai hasil akhirnya. Larutan pembersih

minyak yang diproduksi oleh perusahaannya, BioPetroClean, dapat menangani air

dan tanah yang tercemar, tempat penimbunan minyak, serta kapal tangki pembawa

minyak. Larutan itu dirancang untuk dapat memenuhi standar lingkungan saat ini

maupun yang akan datang dengan biaya rendah, delapan kali lebih murah daripada

pembersihan dengan perangkat mekanis.

4 | P a g e

Sebagai pelopor dalam penggunaan bakteri untuk tujuan pembersihan

pencemaran minyak pada kapal tangki minyak, pipa saluran, serta di pantai-pantai,

Profesor Rosenberg mendapatkan Penghargaan Proctor and Gamble bidang

Mikorbiologi Terapan dan Lingkungan dari American Society of Microbiology pada

tahun 2003. Pengabdiannya terhadap pekerjaannya telah membantu mengatasi sebuah

persoalan lingkungan yang serius serta memberi sumbangan yang sangat berharga

bagi pemulihan planet kita yang cantik.

Para ilmuwan bereksperimen untuk menciptakan mikrobakteri yang dapat

“melahap” minyak. Masih dibutuhkan penelitian lebih lanjut, tapi bila bakteri telah

berhasil dikembangbiakkan, maka bakteri tersebut bisa dimanfaatkan untuk

membersihkan tumpahan minyak mentah di sepanjang lepas pantai tanpa ada risiko

membahayakan lingkungan.

“Kami tengah menggali semua kemungkinan untuk mengoptimalkan bakteri.

Pengelolaan tumpahan minyak ini bergantung pada tempat minyak berada. Sebab di

Teluk Meksiko, di Alaska, atau di tempat-tempat lain, temperatur dan tingkat salinitas

berbeda,” Som Somasundaran, ilmuwan dari Universitas Columbia, menjabarkan.

Bakteri pun akan berguna untuk yang tersebar area di tanah rawa. “Untuk

minyak yang tumpah di lahan berawa-rawa, harus diatasi dengan teknik khusus. Tak

dapat dibakar. Tak dapat dibom, karena kita tidak ingin merusak rawa,” kata Som

lagi.

Menurut Kyriakos Papadopouls, Profesor Kimia dan Teknik Biomolekuler

dari Tulane, yang menjadi pertanyaan juga adalah bagaimana kita mengatur supaya

minyak bisa dibuang. (Sumber: National Geographic News)

5 | P a g e

2.3 Arthrobacter sp

Arthrobacter specie

Arthrobacter chlorophenolicus

Scientific classification

Kingdom: Bacteria

Phylum: Actinobacteria

Order: Actinomycetales

Family: Micrococcaceae

Genus: Arthrobacter

Conn & Dimmick, 1947

Arthrobacter (dari "tongkat jointed kecil", Yunani) adalah aerob obligat

Gram-positif yang batang selama pertumbuhan eksponensial dan cocci dalam fase

diam mereka.

6 | P a g e

Koloni Arthrobacter memiliki pusat metalik kehijauan pada garam mineral pyridone

kaldu diinkubasi pada 20 ° C (68 ° F). Genus ini khas karena kebiasaan yang tidak

biasa dari "divisi gertakan" di mana pecah dinding luar sel bakteri pada sendi (sesuai

namanya). Mikrobiologi merujuk pada jenis pembelahan sel di mana batang masuk

ke cocci sebagai pengembalian. Di bawah mikroskop, sel-sel membagi muncul

sebagai chevrons ("V" bentuk). Karakteristik penting lainnya adalah bahwa hal itu

dapat menggunakan pyridone sebagai sumber karbon sendiri, dan bahwa cocci yang

tahan terhadap kekeringan dan kelaparan.

Satu spesies, crystallopoieties A., telah terbukti mengurangi kadar kromium

heksavalen di tanah yang terkontaminasi, menunjukkan bahwa itu mungkin berguna

dalam bioremediasi.

Arthrobacter chlorophenolicus sp, spesies yang mampu menurunkan

konsentrasi tinggi dari 4-klorofenol, mungkin juga berguna dalam bioremediasi.

Arthrobacter sp. ketegangan R1 telah terbukti tumbuh pada berbagai senyawa

aromatik, termasuk senyawa homocyclic, seperti hydroxybenzoates, serta N-

heterocycles, termasuk piridin dan picoline.

Arthrobacter sp H65-7 menghasilkan enzim inulase II yang mengubah inulin

menjadi anhidrida difructose (DFA). DFA adalah nutrisi yang menjanjikan untuk

memerangi osteoporis, karena membantu penyerapan kalsium dalam usus.

2.4 Pengolahan Limbah Minyak Bumi

Pengolahan limbah minyak bumi dilakukan secara fisika, kimia dan biologi.

Pengolahan secara fisika dilakukan untuk pengolahan awal yaitu dengan cara

melokalisasi tumpahan minyak menggunakan pelampung pembatas (oil booms), yang

7 | P a g e

kemudian akan ditransfer dengan perangkat pemompa (oil skimmers) ke sebuah

fasilitas penerima "reservoar" baik dalam bentuk tangki ataupun balon dan

dilanjutkan dengan pengolahan secara kimia, namun biayanya mahal dan dapat

menimbulkan pencemar baru. Pengolahan limbah secara biologi merupakan alternatif

yang efektif dari segi biaya dan aman bagi lingkungan. Pengolahan dengan metode

biologis disebut jugabioremediasi, yaitu biotek-nologi yang memanfaatkan makhluk

hidup khususnya mikroorganisme untuk menurunkan konsentrasi atau daya racun

bahan pencemar (Kepmen LH No. 128, 2003).

Mikroorganisme, terutama bakteri yang mampu mendegradasi senyawa yang

terdapat di dalam hidrokarbon minyak bumi disebut bakteri hidrokarbonoklastik.

Bakteri ini mampu men-degradasi senyawa hidrokarbon dengan memanfaatkan

senyawa tersebut sebagai sumber karbon dan energi yang diperlukan bagi

pertumbuhannya. Mikroorga-nisme ini mampu menguraikan komponen minyak bumi

karena kemampuannya mengoksidasi hidrokarbon dan menjadikan hidrokarbon

sebagai donor elektronnya. Mikroorganisme ini berpartisipasi dalam pembersih-an

tumpahan minyak dengan mengoksidasi minyak bumi menjadi gas karbon dioksida

(CO2), bakteri pendegradasi minyak bumi akan menghasilkan bioproduk seperti asam

lemak, gas, surfaktan, dan biopolimer yang dapat meningkatkan porositas dan

permeabilitas batuan reservoir formasi klastik dan karbonat apabila bakteri ini

menguraikan minyak bumi.

2.4.1 Bioremediasi

Bioremediasi merupakan pengembangan dari suatu  bidang bioteknologi

lingkungan dengan memanfaatkan proses biologi dalam mengendalikan pencemaran

dengan mengurangi senyawa organik dan bahan beracun baik yang berasal dari

limbah rumah tangga maupun dari industri (Anonymous, 2009).

8 | P a g e

Bioremediasi merupakan penggunaan mikroorganisme untuk

mengurangi polutan di lingkungan. Saat bioremediasi terjadi, enzim-enzim yang

diproduksi oleh mikroorganisme memodifikasi polutan beracun dengan mengubah

struktur kimia polutan tersebut, sebuah peristiwa yang disebut biotransformasi. Pada

banyak kasus, biotransformasi berujung pada biodegradasi, dimana polutan beracun

terdegradasi, strukturnya menjadi tidak kompleks, dan akhirnya

menjadi metabolit yang tidak berbahaya dan tidak beracun.

Sejak tahun 1900an, orang-orang sudah menggunakan mikroorganisme untuk

mengolah air pada saluran air. Saat ini, bioremediasi telah berkembang pada

perawatan limbah buangan yang berbahaya (senyawa-senyawa kimia yang sulit untuk

didegradasi), yang biasanya dihubungkan dengan kegiatan industri. Yang termasuk

dalam polutan-polutan ini antara lain logam-logam berat, petroleum hidrokarbon, dan

senyawa-senyawa organik terhalogenasi seperti pestisida, herbisida, dan lain-lain.

Banyak aplikasi-aplikasi baru menggunakan mikroorganisme untuk mengurangi

polutan yang sedang diujicobakan. Bidang bioremediasi saat ini telah didukung oleh

pengetahuan yang lebih baik mengenai bagaimana polutan dapat didegradasi oleh

mikroorganisme, identifikasi jenis-jenismikroba yang baru dan bermanfaat, dan

kemampuan untuk meningkatkan bioremediasi melalui teknologi genetik. Teknologi

genetik molekular sangat penting untuk mengidentifikasi gen-gen yang

mengkode enzim yang terkait pada bioremediasi. Karakterisasi dari gen-gen yang

bersangkutan dapat meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana mikroba-

mikroba memodifikasi polutanberacun menjadi tidak berbahaya.

Strain atau jenis mikroba rekombinan yang diciptakan di laboratorium dapat

lebih efisien dalam mengurangi polutan. Mikroorganisme rekombinan yang

diciptakan dan pertama kali dipatenkan adalahbakteri "pemakan minyak". Bakteri ini

dapat mengoksidasi senyawa hidrokarbon yang umumnya ditemukan pada minyak

bumi. Bakteri tersebut tumbuh lebih cepat jika dibandingkan bakteri-bakteri jenis lain

yang alami atau bukan yang diciptakan di laboratorium yang telah diujicobakan.

9 | P a g e

Akan tetapi, penemuan tersebut belum berhasil dikomersialkan karena strain

rekombinan ini hanya dapat mengurai komponen berbahaya dengan jumlah yang

terbatas. Strain inipun belum mampu untuk mendegradasi komponen-komponen

molekular yang lebih berat yang cenderung bertahan di lingkungan.

2.4.1.1 Jenis-jenis bioremediasi

Jenis-jenis bioremediasi adalah sebagai berikut:

Biostimulasi

Nutrien dan oksigen, dalam bentuk cair atau gas, ditambahkan ke dalam air

atau tanah yang tercemar untuk memperkuat pertumbuhan dan

aktivitas bakteri remediasi yang telah ada di dalam air atau tanah tersebut.

Bioaugmentasi

Mikroorganisme yang dapat membantu membersihkan kontaminan tertentu

ditambahkan ke dalam air atau tanah yang tercemar. Cara ini yang paling

sering digunakan dalam menghilangkan kontaminasi di suatu tempat. Namun

ada beberapa hambatan yang ditemui ketika cara ini digunakan. Sangat sulit

untuk mengontrol kondisi situs yang tercemar agar mikroorganisme dapat

berkembang dengan optimal. Para ilmuwan belum sepenuhnya mengerti

seluruh mekanisme yang terkait dalam bioremediasi, dan mikroorganisme

yang dilepaskan ke lingkungan yang asing kemungkinan sulit untuk

beradaptasi.

Bioremediasi Intrinsik

Bioremediasi jenis ini terjadi secara alami di dalam air atau tanah yang

tercemar.

2.4.2 Biodegradasi

10 | P a g e

Biodegradasi adalah istilah yang digunakan dalam ekologi untuk

menggambarkan proses biokimia yang cenderung membawa zat organik, yang

dihasilkan secara langsung atau tidak langsung darifotosintesis dalam zat anorganik.

Biodegradasi memainkan membalikkan dengan fotosintesis dan proses biosintesis

berikutnya yang menimbulkan biomassa . Sementara fotosintesis menghasilkan

molekul organik dari molekul anorganik, mengurangi biodegradasi molekul organik

yang kompleks menjadi sederhana konstituen secara bertahap untuk akhirnya

membawa mereka ke tahap anorganik.

Fenomena biodegradasi sangat penting untuk lingkungan yang harus bebas

dari sampah dan limbah untuk membuat jalan bagi kehidupan baru. Pohon-pohon,

tanaman, alga, bahwa semua organisme fotosintetik, berkat matahari mampu

menyerap karbon dioksida di atmosfer dan menggunakannya untuk mensintesis gula,

molekul organik di dasar semua zat organik banyak di biosfer. Melalui rantai

makanan , aliran zat dan energi melewati dari tanaman ( produsen )

ke herbivora ( konsumen primer ) dan dari ini ke karnivora ( konsumen sekunder ).

Biodegradasi dilakukan oleh dekomposer , mikro-organisme

( jamur , bakteri , protozoa ) yang tumbuh pada bahan organik mati, atau produk

limbah dari ' ekosistem . Dari sudut pandang kimia, degradasi adalah oksidasi

senyawa organik. Proses oksidasi yang paling penting adalah respirasi telepon yang

memungkinkan pelepasan karbon dioksida dan penutupan siklus biogeokimia karbon.

2.5 Transpor Hidrokarbon Oleh Bakteri

Terdapat  3 (tiga) cara transpor hidrokarbon ke dalam sel bakteri secara umum

yaitu :

11 | P a g e

1. Interaksi sel dengan hidrokarbon yang terlarut dalam fase air. Pada kasus ini,

umumnya rata-rata kelarutan hidrokarbon oleh proses fisika sangat rendah

sehingga tidak dapat mendukung.

2. Kontak langsung sel dengan permukaan tetesan hidrokarbon yang lebih besar

dari pada sel mikroba. Pada kasus yang kedua ini, perlekatan dapat terjadi

karena sel bakteri bersifat hidrofobik. Sel mikroba melekat pada permukaan

tetesan hidrokarbon yang lebih besar dari pada sel dan pengambilan substrat

dilakukan dengan difusi atau transpor aktif. Perlekatan ini terjadi karena

adanya biosurfaktan pada membran sel bakteri Pseudomonas.

3. Interaksi sel dengan tetesan hidrokarbon yang telah teremulsi atau

tersolubilisasi oleh bakteri. Pada kasus ini sel mikroba dapat berinteraksi

dengan partikel hidrokarbon yang lebih kecil daripada sel. Hidrokarbon dapat

teremulsi dan tersolubilisasi dengan adanya biosurfaktan yang dilepaskan

oleh bakteri pseudomonas ke dalam medium (Pikoli, M. R., P. Aditiawati, &

D. I. Astuti, 2000).

2.6 Mekanisme Degradasi Hidrokarbon di Dalam Sel Bakteri Arthrobacter sp

Berikut adalah reaksi degradasi Senyawa hidrokarbon fraksi aromatik oleh

bakteri yang diawali dengan pembentukan Protocatechuate atau catechol atau

senyawa yang secara struktur berhubungan dengan senyawa ini. Kedua senyawa ini

selanjutnya didegradasi menjadi senyawa yang dapat masuk ke dalam siklus Krebs

(siklus asam sitrat), yaitu suksinat, asetil KoA, dan piruvat.

12 | P a g e

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

Pencemaran lingkungan oleh hidrokarbon minyak bumi terus mengalami

peningkatan dan telah menimbulkan dampak yang berarti bagi makhluk hidup.

Bioremediasi salah satu upaya untuk mengurangi polutan tersebut dengan bantuan

organisme. Mikroorganisme, terutama bakteri yang mampu mendegradasi senyawa

yang terdapat di dalam hidrokarbon minyak bumi disebut bakteri

hidrokarbonoklastik. Bakteri ini mampu men-degradasi senyawa hidrokarbon dengan

memanfaatkan senyawa tersebut sebagai sumber karbon dan energi yang diperlukan

bagi pertumbuhannya. Mikroorga-nisme ini mampu menguraikan komponen minyak

bumi karena kemampuannya mengoksidasi hidrokarbon dan menjadikan hidrokarbon

sebagai donor elektronnya. Mikroorganisme ini berpartisipasi dalam pembersih-an

13 | P a g e

tumpahan minyak dengan mengoksidasi minyak bumi menjadi gas karbon dioksida

(CO2), bakteri pendegradasi minyak bumi akan menghasilkan bioproduk seperti asam

lemak, gas, surfaktan, dan biopolimer yang dapat meningkatkan porositas dan

permeabilitas batuan reservoir formasi klastik dan karbonat apabila bakteri ini

menguraikan minyak bumi.

3.2 Saran

Bakteri hidrokarbonoklastik diantaranya adalah Pseudomonas, Arthrobacter,

Alcaligenes, Brevibacterium, Brevibacillus, dan Bacillus. Bakteri-bakteri tersebut

banyak tersebar di alam, termasuk dalam perairan atau sedimen yang tercemar oleh

minyak bumi atau hidrokarbon. Kita perlu melakukan penelitian tentang bakteri

hidrokarbonoklastik tersebut, apakah efektif dalam mengurangi polutan, dan apakah

aman saat mikroorganisme itu dilepaskan ke lingkungan.

Kemudian kita perlu mengisolasi bakteri hidrokarbonoklastik tersebut dari

alam dan mengkulturnya, selanjutnya kita bisa menggunakannya sebagai peng-olah

limbah minyak bumi yang efektif dan efisien, serta ramah lingkungan.

14 | P a g e