0

LAPORAN TAHUNAN/AKHIR

PENELITIAN FUNDAMENTAL

Tahun ke 2 dari rencana 2 tahun

Ketua/Anggota Tim:

Dr. Tri Retnaningsih Soeprobowati, MAppSc. (0029046405)

Dra. Riche Hariyati, MSi. (0021036106)

UNIVERSITAS DIPONEGORO

November 2013

POTENSI MIKROALGA SEBAGAI AGEN

BIOREMEDIASI DAN APLIKASINYA

DALAM PENURUNAN KONSENTRASI

LOGAM BERAT PADA INSTALASI

PENGOLAH AIR LIMBAH INDUSTRI

Kode/Nama Rumpun Ilmu:

113/ Biologi

Dibiayai oleh Direktur Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Direktorat Jenderal

Pendidikan Tinggi (Ditlitabmas Ditjen Dikti) Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan

Tahun Anggaran 2013, melalui DIPA No DIPA -023.04.2.189815/2013 tanggal 05 Desember

2012.

1

2

RINGKASAN

Bioremediasi adalah proses pembersihan lingkungan dari bahan pencemar

secara biologi dengan memanfaatkan organisme, baik secara in-situ maupun ex-situ.

Pada awal perkembangannya, bioremediasi hanya memanfaatkan mikroorganisme,

namun sekarang sudah lebih meluas seperti halnya aplikasinya pada perairan tawar,

laut maupun terestrial dan merupakan area multidisipliner. Proses bioremediasi

menggunakan bakteri, khamir, jamur, alga dan tumbuhan tingkat tinggi guna

mengatasi tumpahan minyak maupun logam berat. Fikoremediasi adalah

pemanfaatan makroalga atau mikroalga untuk remediasi lingkungan. Namun

penggunaan istilah fikoremediasi akhir-akhir ini cenderung untuk proses perbaikan

lingkungan dengan mengaplikasikan proses biologi khususnya mikroalga. Penelitian

ini bertujuan untuk Mengkaji pertumbuhan populasi Chlorella. pyrenoidosa,

Chaetoceros calcitrans, Porphyridium cruentum dan Spirulina platensis pada

limbah tekstik, plastik, dan lindi yang dijadikan media kultur; menganalisis

bioremoval Total Nitrogen (TN), Total Fosfor (TP) dan logam berat Pb, Cd, Cr, dan

CU, serta kandungan klorofil-a ; membandingkan mikroalga khususnya Chlorella.

pyrenoidosa, Chaetoceros calcitrans, Porphyridium cruentum dan Spirulina

platensis dalam remediasi limbah tekstik, plastik, dan lindi; dan menganalisis Bio

Concentration Factor (BCF) dari Chlorella. pyrenoidosa, Chaetoceros calcitrans,

Porphyridium cruentum dan Spirulina platensis dalam remediasi limbah tekstik,

plastik, dan lindi. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka mikroalga mampu

tumbuh pada limbah industri plastik, tekstil, dan lindi namun pertumbuhan

populasinya lebih rendah dibandingkan dengan kontrol. Setelah hari ke 7, ada

kecenderungan kenailan populasi siering dengan penurunan konsentrasi logam berat. Mikroalga mampu meremediasi logam berat Pb, Cd, Cr, dan Cu dari limbah industri

plastik, tekstil, dan lindi. Chlorella pyrenoidosa mempunyai kemampuan

bioremoval paling tinggi, khususnya pada Cd limbah plastik (91,28%), Cu limbah

tekstil (84,07), Pb limbah plastik (83,08%), Pb limbah tekstil (80,08%). Chaetoceros

calcitrans memiliki kemampuan bioremoval Cd 87,27% sedangkan Spirulina

platensis kemampuan bioremival terhadap logam berat < 80%. C.pyrenoidosa, P. cruentum, S. platensis dan C. calcitrans merupakan bioakumulator logam berat.

Ditinjau dari BCF, maka akumulasi tertinggi logam berat pada hari ke 15 pada batch

limbah tekstil yang dijumpai pada C. pyrenoidosa adalah untuk Cd>Cu>Cr>Pb

sedangkan pada batch plastik BCF mulai dari tertinggi adalah Pb, Cu, Cr, dan Cd.

Pengembangan penelitian lanjutan perlu memperhatikan jumlah sel inokulan yang

diberikan di awal pengembangan batch kultur mikroalga agar perubahan populasi

mikroalga yang terjadi lebih mereflesikan pengaruh logam berat pada limbah.

Perubahan anatomi mikroalga setelah terpapar logam berat juga harus dianalisis

untuk mengetahui dampak toksisitas logam berat.

Key words: bioremediasi, fikoremediasi, mikroalga , logam berat, BCF

3

PRAKATA

Fikoremediasi merupakan aplikasi mikroalga dalam meremediasi perairan.

Penggunaan istilah fikoremediasi baru dimulai tahun 2000an. Mikroalga memiliki

peranan penting dalam ekosisitem perairan. Peranannya sebagai produser primer

menjadikan organism lain pada trofik di atasnya sangat tergantung kepada

mikroalga, tidak hanya sebagai sumber makanan, namun juga penyediaan oksigen

perairan.

Penelitian mengenai potensi mikroalga untuk remediasi perairan sudah banyak

dilakukan, namun belum ada penelitian yang membandingkan potensi mikroaga dari

divisi berbeda dalam remediasi logam berat. Oleh karena itu, maka penelitian ini

dilakukan guna landasan dalam aplikasinya untuk menurunkan konsentrasi logam

berat pada instalasi pengolah limbah industri.

Penelitian ini juga mendukung pengembangan pembelajaran berbasis riset,

maka penelitian ini sangat mendukung dalam mata kuliah yang diampu peneliti baik

program S1 maupun S2), yaitu Bioremediasi dan Ekologi Eksperimental (Program

Magister Biologi UNDIP), Protista, Ilmu Lingkungan, Ekologi Akuatik dan

Algologi (Program Studi Biologi UNDIP).

Terima kasih kami sampaikan kepada Departemen Pendidikan Nasional

melalui Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, yang telah memberikan dana

penelitian Riset Fundamental dengan Nomor Kontrak: 154b-6/UN7.5/2013 tanggal

15 Februari 2013. Terima erima kasih juga kami sampaikan kepada mahasiswa yang

terlibat dalam penelitian ini: F. Setyaningsih, Her Nur Yoga, Danu Maulana, Eko

Bambang Fitriyanto, Kenanga Sari, Filemon Jalu

Banyak kekurangan dan kelemahan yang menjadikan tantangan dalam

penelitian. Informasi yang tersaji ini diharapkan memberikan kontribusi penanganan

pencemaran logam berat.

Semarang, November 2013

Dr. Tri R. Soeprobowati

4

DAFTAR ISI

halaman

HALAMAN SAMPUL

HALAMAN PENGESAHAN 1

RINGKASAN 2

PRAKATA 3

DAFTAR ISI 4

DAFTAR TABEL 5

DAFTAR GAMBAR 5

BAB 1. PENDAHULUAN 6

Latar Belakang 6

Permasalahan yang diteliti 8

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 10

BAB 3. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN 24

BAB 4. METODE PENELITIAN 25

BAB 5. HASIL DAN PEMBAHASAN 32

BAB 6. KESIMPULAN DAN SARAN 54

DAFTAR PUSTAKA 55

5

DAFTAR TABEL

Tabel halaman

1 Perbandingan adsorpsi dan biosorpsi ion logam berat antara

immobilized nonliving cells dengan immobilized living cells

11

2 Biomass dan biosorben perbandingan kapasitas biosorpsi

beberapa alga dan jamur

22

3 Studi komperatif rekoveri logam berat dengan menggunakan

organisme

23

4 Komposisi pupuk yang digunakan untuk kultur mikroalga 27

5 Konsentrasi logam berat air limbah industri tekstil dan plastik 33

6 Bioremoval logam berat oleh 4 jenis mikroalga 40

7 Bioakumulasi logam berat oleh mikroalga 51

8 Luaran Penelitian Fundamental Tahun 2013 52

9 Mahasiswa Yang Terlibat Dalam Penelitian 53

DAFTAR GAMBAR

Tabel halaman

1 Restocking mikroalga dan aklimatisasi sebelum ditumbuhkan

dalam media kultur limbah industri

26

2 Persiapan limbah cair industri yang akan digunakan sebagai

media tumbuh mikroalga

26

3 Kultur hari ke 0 Chlorella pyredoidosa (warna hijau) dan

Porphyridium cruentum(warna merah)

28

4 Kultur hari ke 0 Spirulina platensis 28

5 Pemantauan populasi mikroalga setiap hari 29

6 Kerangka pikir dan tahapan penelitian 31

7 Pertumbuhan populasi Chlorella pyrenoidosa pada media limbah

tekstil, plastik, dan lindi

35

8 Pertumbuhan populasi Porphyridium cruentum pada media

limbah tekstil, plastik, dan lindi

36

9 Pertumbuhan populasi Spirulina platensis pada media limbah

tekstil, plastik, dan lindi

38

10 Pertumbuhan populasi Chaetoceros calcitrans pada media

limbah tekstil, plastik, dan lindi

38

11 Bioremoval logam berat industri oleh Chlorella pyrenoidosa 43

12 Bioremoval logam berat industri hari ke 4 dan 17 oleh

Porphyridium cruentum

44

13 Bioremoval logam berat industri oleh Spirulina platensis 45

14 Bioremoval logam berat industri oleh Chaetoceros calcitrans 46

6

BAB 1. PENDAHULUAN

Latar Belakang

Bioremediasi adalah proses pembersihan lingkungan dari bahan pencemar

secara biologi dengan memanfaatkan organisme, baik secara in-situ maupun ex-situ

(Crawford & Crawford, 2005). Pada awal perkembangannya, bioremediasi hanya

memanfaatkan mikroorganisme, namun sekarang sudah lebih meluas seperti halnya

aplikasinya pada perairan tawar, laut maupun terestrial dan merupakan area

multidisipliner. Proses bioremediasi menggunakan bakteri, khamir, jamur, alga dan

tumbuhan tingkat tinggi guna mengatasi tumpahan minyak maupun logam berat.

Bioremediasi merupakan teknologi yang sedang berkembang oleh karena itu maka

penelitian harus terus dilakukan dan dikembangkan guna mengatasi problem

lingkungan yang semakin kompleks (Bathnagar & Kumari, 2013).

Fikoremediasi adalah pemanfaatan makroalga atau mikroalga untuk

remediasi lingkungan (Olguin, 2003). Namun penggunaan istilah fikoremediasi

akhir-akhir ini cenderung untuk proses perbaikan lingkungan dengan

mengaplikasikan proses biologi khususnya mikroalga (Sivasubramanian et.al., 2012,

Soeprobowati & Hariyati, 2013a). Banyak penelitian telah