Modul Praktikum Mikrobiologi Lingkungan.docx

Biologi UIN Maulana Malik Ibrahim Malang 2015

ModulPraktikumMikrobiologiLingkungan

AKTIVITAS BAKTERI METANOGEN DARI SLURRY ECENG GONDOK (Eichhorniacrassipes (Mart.) Solms) DALAM

MENGHASILKAN BIOGAS

Penyusun:

DR. Hj. UlfaUtami M. Si, Moch. Zaenal

1.TujuanMengetahui aktivitas bakteri metanogen dari slurry eceng

gondok (Eichhornia crassipes (Mart.) Solms) dalam menghasilkan biogas.

2.TinjauanPustaka

Eceng gondok berkembangbiak dengan sangat pesat. Dalam waktu 7 - 10 hari eceng gondok dapat bertambah 2 kali lipat. Menurut Heyne (1987) menyebutkan bahwa dalam waktu 6 bulan eceng gondok dapat tumbuh pada areal 1 Ha dengan mencapai bobot basah 125 ton. Pertumbuhan yang sangat pesat menyebabkan eceng gondok dianggap sebagai tanaman gulma di beberapa wilayah perairan Indonesia. Di kawasan perairan danau atau waduk, eceng gondok tumbuh pada bibir-bibir pantai sampai sejauh 5 - 20 m. Diantara pemicu peningkatan kesuburan eceng gondok yaitu adanya sedimentasi lahan, aktivitas masyarakat seperti mandi dan cuci, budaya perikanan. Kondisi merugikan yang timbul sebagai dampak pertumbuhan eceng gondok diantaranya adalah (Widyanto, 1975):

1. Menurunnya jumlah cahaya yang masuk kedalam perairan sehingga menyebabkan menurunnya tingkat kelarutan oksigen dalam air (DO :Dissolved Oxygens).

2. Mengganggu lalu lintas (transportasi) air, khususnya bagi masyarakat yang kehidupannya masih tergantung dari sungai di pedalaman Kalimantan dan beberapa daerah lainnya.

3. Meningkatnya habitat bagi factor penyakit pada manusia.4. Menurunkan nilai estetika lingkungan perairan.

Biogas adalah sumber energy alternative berupa campuran gas metana (CH4) dan karbondioksida (CO2) hasil fermentasi bakteri metanogen pada kondisi anaerobic. Energi yang terkandung dalam biogas tergantung dari konsentrasi metana. Semakin tinggi kandungan metana, semakin besar nilai kalor

1 PraktikumMikrobiologiLingkungan 2015


pada biogas. Sebaliknya jika kandungan metana rendah, nilai kalor pada biogas tersebut juga rendah. Nilaikalor yang rendah pada biogas dapat ditingkatkan dengan menghilangkan karbondioksida (Gunawan, 2013).

Komposisi biogas yang dihasilkan sangat tergantung pada jenis bahan baku yang digunakan. Namun demikian, komposisi biogas yang utama adalah gas metana (CH4) dan gas karbondiokasida (CO2) dengan sedikit hydrogen sulfida (H2S). Komposisi senyawa penyusun biogas adalah sebagai berikut :

Tabel 1.Komposisisenyawapenyususn biogas

Komponen Konsentrasi (%)

Metana (CH4)

Karbondioksida (CO2)

Nitrogen (N2)

Hidrogen (H2)

Hidrogen Sulfida (H2S)

Oksigen (O2)

55-75

25-45

0-0,3

1-5

0-3

0,1-0,5

Pembentukan biogas meliputi tiga tahap proses yaitu (Haryati, 2006): (a) Hidrolisis, pada tahap ini terjadi penguraian bahan-bahan organic mudah larut dan pencernaan bahan organik yang komplek menjadi sederhana, perubahan struktur bentuk polimer menjadi monomer; (b) Pengasaman ,pada tahap pengasaman komponen monomer (gula sederhana) yang terbentuk pada tahap hidrolisis akan menjadi bahan makanan bagi bakteri pembentuk asam. Produk akhir dari perombakan gula-gula sederhana ini yaitu asam asetat, propionat, format, laktat, alkohol, dan sedikit butirat, gas karbondioksida, hydrogen dan amonia, serta (c) Metanogenik, pada tahap metanogenik terjadi proses pembentukan gas metan. Bakteri pereduksi sulfat juga terdapat dalam proses ini, yaitu mereduksi sulfat dan komponen sulfur lainnya menjadi hydrogen sulfida.



Gambar1.Tahapan Proses Pembentukan Biogas (Yazid dan Bastianudin, 2011)

Bakteri metanogen merupakan salah satu jenis dari sekian banyak bakteri dengan cirri khasnya yaitu menghasilkan gas metan. Sifat tersebut yang membedakan bakteri ini dengan bakteri anaerob lainnya. Bakteri metanogen menggunakan senyawa karbon dan energy untuk melakukan proses metanogenesis. Senyawa karbon yang digunakan misalnya campuran senyawa H2 dan CO2, formiat, metanol, metilamin, dan asetat. Metanogen juga berperan penting terhadap perputaran H2 pada lingkungan yang anaerob (Levett, 1991).

Bakteri metanogen dapat dibedakan menjadi tiga sub group taksonomi yaitu (Vigneswaran et al., 1986) :

1. Metanogen yang berbentuk batang, lancet, atau bulatan adalah metanogen yang mengkatabolis H2 + CO2, formiat, atau H2 + methanol, dinding selnya mengandung pseudomurein. Contohnya :Methano bacterium, Methano brevibacter, Methano spaera, danMethano thermus.

2. Metanogen yang berbentuk pseudosarcina, bulat, atau batang yang terbungkus dapat tumbuh pada trimetil amin atau asetat. Contohnya :Methanococceides, Methanohalobium, Methanohalophilus, Methanolobus, Methanosarcina, danMethanothrix.

3. Metanogen yang berbentuk bulatan, batang, spiral dan pipih, hidup pada H2 + CO2, formiat, atau alkohol + CO2, pseudomurein tidak ada dan sel larut dalam detergen, kecuali sel spiral karena memiliki daya tahan.



Contohnya :Methanococcus, Methanocorpusculum, Methanoculleus, Methanogenium, Methanolacinia, Methanomicrobium, Methanoplanus, danMethanospirillum.

Bakteri metanogenik tidak aktif pada temperature sangat tinggi atau rendah. Temperatur optimumnya yaitu sekitar 35oC. Jika temperature turun menjadi 10oC, produksi gas akan berhenti. Produksi gas yang memuaskan berada pada daerah mesofilik yaitu antara 25-30oC. Kegagalan proses pencernaan anaerobic dalam digester biogas bias dikarenakan tidak seimbangnya populasi bakteri metanogen terhadap bakteri asam yang menyebabkan lingkungan menjadi sangat asam (pH kurang dari 7) yang selanjutnya menghambat kelangsungan hidup bakteri metanogen. Kondisi keasaman yang optimal pada pencernaan anaerobic yaitu sekitar pH 6,8 sampai 8, laju pencernaan akan menurun pada kondisi pH yang lebih tinggi atau rendah Dixit, 1984).

3.AlatdanBahanAlat:

Alat-alat yang digunakan adalah gelas ukur, botol kaca ukuran 1 liter dan 150 ml, selang, kertas label, baskom, autoklaf, tutup botol bahan karet, timbangan analitik, blender, pipet ukur, alatsuntik (Syringe).

Bahan:

Bahan-bahan yang digunakan adalah eceng gondok,aquades, larutan NaOH, media selektif Ros Bengal, plastic wrap, alumunium foil, kertas HVS, karet gelang, korek api.

4.LangkahKerja

1. Disterilisasi semua alat dengan autoklaf dengan suhu 121oC, tekanan 1 atm dan dibiarkan selama 15 menit.

2. Persiapan reactor anaerobic menggunakan botol 1 L yang ditutup dengan karet berselang yang dihubungkan kebotol 150 mL yang berfungsi sebagai pengaman agar air dari baskom tidak masuk kebotol 1 L serta menampung slurry eceng gondok yang ikut terbawa saat gas menuju gelas ukur. Kemudian dihubungkan lagi ke gelas ukur 1 L untuk pengamatan penurunan air yang ada dalam gelas ukur akibat terbentuknya biogas. Gambar reactor dapat dilihat pada gambar berikut:



Gambar2.RangkaianReaktor Biogas (batch)

3. Pembuatan media diawali dengan menimbang media Ros Bengal 32,2 gram, kemudian dicampur dengan aquades 1 liter dalam Erlenmeyer kemudian ditutup rapat dengan kapas dan dibungkus dengan aluminium foil dan plastik wrap. Selanjutnya dipanaskan dengan menggunakan hot plate dan diaduk dengan magnet stirrer. Media yang telah homogeny disterilisasi dengan autoklaf dengan suhu 121oC, tekanan 1 atm dan dibiarkan selama 15 menit (Hadioetomo, 1985).

4. Sampel eceng gondok (batang dan daun) kemudian dicuci bersih dengan aquades dan dicacah hingga berukuran kecil-kecil, kemudian diblenderdenganditambahkan air sampai homogeny sesuai dengan variasi campuran eceng gondok: air yaitu 1:3, 1:4, dan 1:5 ( 50 gr:150 mL; 50 gr:200 ml; dan 50 gr:250 mL.)

5. Campuran (Slurry) yang terbentuk selanjutnya difermentasi dalam reaktor yang sudah dipersiapkan hingga terbentuk biogas. Pada botol 250 mL diberi larutan NaOH agar dapat mengikat H2S, CO2, dan gas-gas asam lainnya. Sehingga diharapkan yang tersisa hanya gas metan (Kapahang, 2007). Setiap hari diamati volume gas yang terbentuk pada gelas ukur. Pengamatan dilakukan sampai sampel benar-benar sudah tidak menghasilkan biogas.

DaftarPustaka

Dixit, S., Kharaya, A., danSrinivas, G. 2010.Design and Development of Floating Prototype Bio-digester.Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences 1, 62-66.



Gunawan, Denny. 2013. Produksi Biogas Sebagai Sumber Energi Alternatif dari Kotoran Sapi. Jurnal Scientific Article.Vol. 1, No. 2.

Hadioetomo, R.S. 1993. Mikrobiologi Dasar dalam Praktek. Jakarta: Gramedia.

Haryati, Tuti. 2006. Biogas: Limbah Peternakan yang Menjadi Sumber Energi Alternatif. Bogor: BPT.

Kapahang, Ardi. et al. 2007. Isolasi, karakterisasi, dan Identifikasi Bakteri Metanogenik Asal Limbah Air Kelapa. Forum Pascasarjana Vol. 30 No. 1:25-35. Bogor: IPB.

Levett, P.N. 1991. Anaerobic Microbiology A Practical Approach. Oxford University Press.

Vigneswaran, S. Balasuriya, B.L.N. danViraghavan, T. 1986. Anaerobic Wastewater Treatment-Attached growth and Sludge Blanket Process.Environmental Sanitation Reviews. No 19/20.

Widyanto, L. 1975. PeranEcengGondoksebagaiPembersih Air.Bogor : IPB.

Yazid, M. danBastianudin, A. 2011.Seleksi Mikroba Metanogenik Menggunakan Irradiasi gamma Untuk Peningkatan Efisiensi Proses Digesti Anaerob Pembentukan Biogas. Jurnal Iptek Nuklir Ganendra Vol. 14 No. 1


Modul Praktikum Mikrobiologi Lingkungan.docx

Documents

Transcript of Modul Praktikum Mikrobiologi Lingkungan.docx