State of The Art Teknik Bioremediasi

30
PAPER BIOREMEDIASI BM-4104 State of The Art pada Teknik Bioremediasi Nama: Audra Ligafinza NIM : 15307110 Dosen Pembimbing: Sri Harjati PROGRAM STUDI MIKROBIOLOGI SEKOLAH ILMU DAN TEKNOLOGI HAYATI

description

This is my first paper, not really good, I made it just for about 1 day.. This is the requirements from my lecturer to get a midtest.. It was just like pre-mid test.. If there is any mistakes on my paper, please consider that I'm a college student. Please notice also that I never meant to have something wrong here.. Thank you

Transcript of State of The Art Teknik Bioremediasi

Page 1: State of The Art Teknik Bioremediasi

PAPER BIOREMEDIASI

BM-4104

State of The Art pada Teknik Bioremediasi

Nama: Audra Ligafinza

NIM : 15307110

Dosen Pembimbing: Sri Harjati

PROGRAM STUDI MIKROBIOLOGI

SEKOLAH ILMU DAN TEKNOLOGI HAYATI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2009

Page 2: State of The Art Teknik Bioremediasi

PENDAHULUAN

Lingkungan adalah bagian dari alam yang mengelilingi dan dapat mempengaruhi sistem.

Sistem dan lingkungannya adalah alam semesta. Masalah lingkungan adalah masalah yang

penting untuk dibicarakan, karena menyangkut kesehatan dan kesejahteraan makhluk hidup yang

tinggal di dalamnya dan di sekitarnya.

Salah satu masalah lingkungan yang banyak terjadi adalah pencemaran. Berbagai

aktivitas manusia seperti perindustrian dan pertambangan kerap menghasilkan polutan yang

kemudian akan mencemari lingkungan di sekitarnya terutama tanah dan air. Polutan adalah suatu

senyawa yang ada dalam jumlah (konsentrasi) yang lebih besar daripada konsentrasi alamiah

akibat aktivitas manusia dan senyawa tersebut dapat merusak lingkungannya atau menurunkan

nilai lingkungannya (Diktat Kuliah Kimia Lingkungan TL-215). Untuk itu, diperlukan suatu

teknik yang dapat mengembalikan keadaan lingkungan seperti semula dan menghilangkan

polutan yang dikenal dengan Teknik Bioremediasi.

Teknik bioremediasi merupakan teknik yang menggunakan suatu proses biodegradatif

untuk menghilangkan atau mengurangi kadar polutan pada lingkungan yang tercemar, pada

kasus ini umumnya polutan mencemari tanah, air, atau sedimen. Bioremediasi bisa diaplikasikan

dalam banyak cara. Litchfield (1991) memberikan lima pendekatan yang dapat dilakukan pada

teknik bioremediasi, yaitu : bioreactor atas tanah (aboveground bioreactors), solid phase

treatment, composting, landfarming, dan in situ treatment.

Penggunaan bioremediasi dalam pengolahan limbah berbahaya adalah konsep yang

relatif baru, namun konsep ini cenderung berkembang dengan baik dalam bidang pengelolaan

lingkungan hidup. Hal ini menunjukkan konsistensi untuk menerapkan state of the art dari

teknologi bioremediasi. State of the art merupakan istilah yang menunjukkan pencapaian

tertinggi dari sebuah teknologi. State of the art pada teknik bioremediasi telah berkembang

dengan pesat seiring dengan peningkatan aktivitas manusia yang mencemari lingkungan.

Pada paper ini akan dibahas kajian literatur mengenai State of the art pada teknik

bioremediasi untuk berbagai polutan.

Page 3: State of The Art Teknik Bioremediasi

BAB I

Dasar – Dasar Bioremediasi

Definisi Bioremediasi

Bioremediasi adalah Teknologi yang digunakan untuk mempercepat proses alami

degradasi limbah dan daur ulang

Jenis – Jenis Kontaminan

Kontaminan yang paling sering memasuki tanah berasal dari kebocoran tangki

penyimpanan di bawah tanah (USTs) atau Underground Storage Tanks, landfill, dan

waste disposal ponds.

Tabel 1, Klasifikasi Kontaminan yang berasal dari tanah dan air tanah

Jenis senyawa Lokasi Mobilitas Efek Toksik

Agricultural

Chemicals

Lahan pertanian,

Chemical

Distributor

Umumnya lambat Kanker

Gasoline dan Diesel Tempat penyulingan Lambat hingga

sedang

Karsinogenik,

mengandung bahan –

bahan pembentuk

molekul minyak

Cat Landfill di perkotaan Sedang hingga

tinggi

Racun dari logam

berat, kerusakan pada

sistem syaraf

Pelarut Peralatan elektronik Sedang hingga

tinggi

Karsinogen,

kerusakan syaraf

Polyaromatik

Hidrokarbons

(PAHs)

Coal Gas Rendah hingga

tinggi

Sejumlah besar PAH

sudah terkenal

karsinogenik

PCBs Transfor elektrik Rendah Kanker

Page 4: State of The Art Teknik Bioremediasi

Dioksin Emisi alat

transportasi,

Pembakaran Sampah

Rendah Tumor

Sistem dan Proses Bioremediasi

In Situ Treatment

a. Land Treatment

In Situ Land Treatment merupakan suatu teknik pengelolaan dan pembuangan

yang meliputi :

1. penyaluran limbah, lumpur, atau tanah yang tercemar ke

permukaan tanah tidak tercemar di sebuah situs dan kemudian

mengolah bahan-bahan yang diberikan ke permukaan tanah

2. tanah yang dikerjakan merpakan permukaan tanah yang

terkontaminasi

Land treatment bekerja dengan memanfaatkan perlakuan tanah

pada apasitas asimilatif alam tanah untuk membusuk dan berisi materi

yang terkontaminasi di permukaan lapisan tanah.

Kegiatan persiapan tempat bervariasi sesuai dengan karakteristik lokasi.

Pohon dan batu-batu mungkin harus dihapus, drainase selokan mungkin

diperlukan untuk mencegah limpasan, pH tanah mungkin memerlukan

penyesuaian, atau situs mungkin harus berkontur, atau bertingkat.

Konsentrasi total hidrokarbon minyak bumi dapat dikurangi 90-99%

dengan Land Treatment. Spesifik kontaminan organik juga terdegradasi.

Senyawa dengan kelarutan berair lebih tinggi relatif lebih pendek

dibandingkan waktu paruh senyawa kurang larut (kelarutan rendah).

a. Bioventing

Bioventing adalah penggunaan induksi gerakan udara melalui

tanah tak jenuh, dengan atau tanpa nutrient. Selain itu, untuk

Page 5: State of The Art Teknik Bioremediasi

merangsang mikroorganisme asli untuk mengkonversi organik

kontaminan, seperti hidrokarbon minyak bumi, menjadi zat yang

tidak terlalu berbahaya, terutama menjadi karbon dioksida dan air.

Bioventing memiliki potensi untuk menjadi metode perbaikan

biaya rendah karena dapat mengurangi kebutuhan untuk

perawatan.

b. Air Sparging in the Unsaturated Zone

Sparging udara adalah sarana untuk memperkenalkan udara ke

dalam zona jenuh untuk mentransfer senyawa volatil ke zona tak

jenuh, udara sparging melibatkan penggunaan injeksi udara tinggi

bunga dan / atau dekat dengan spasi sumur injeksi untuk

mentransfer senyawa volatil ke zona tak jenuh lebih cepat daripada

yang dapat terbiodegradasi dalam zona jenuh.

c. Liquid Delivery Systems

Liquid Delivery Systems digunakan untuk kontaminan yang

berada pada zona jenuh. Prosesnya hampir sama dengan treatmen

konvensional pada air buangan, yaiut adanya penambahan

inorganic nutrien untuk memperbanyak kontaminan yang

terdegradasi. Yang berbeda adalah pada pengolahan air limbah,

yang berlangsung dalam kondisi yang terkendali di bioreactor

bawah, in situ treatment dilakukan di bawah permukaan oleh

mikroorganisme yang secara alamiah terdapat di sana.

Teknik Liquid delivery ini banyak digunakan untuk lahan yang

terkontaminasi oleh hidrokarbon yang berasal dari minyak.

Sistem delivery (terdiri dari sumur atau parit) dirancang untuk

mengedarkan jumlah nutrisi dan oxgen yang memadai melalui

zona kontaminasi untuk memaksimalkan biodegradasi pencemar.

Injeksi sumur atau parit, di mana pada saat ini nutrisi dan oksigen

yang ditambahkan, ditempatkan di dalam atau dekat dengan daerah

yang terkontaminasi. Pengambilan air bawah tanah sumur atau

parit mungkin disertakan. Tanah yang dihasilkan diekstrak, dirawat

Page 6: State of The Art Teknik Bioremediasi

di permukaan jika perlu, dan kemudian dibuang atau diubah

dengan nutrisi dan resirkulasi. Sistem resirkulasi dirancang untuk

mengisolasi area target secara hidraulika dan meminimalkan

kontaminan migrasi keluar dari zona perawatan.

d. Air Sparging in the Saturated Zone 2

Air spraging di zona jenuh mempunyai dua tujuan: menyediakan

oksigen, yang bertindak sebagai akseptor elektron untuk

biodegradasi dalam akifer dan zona tak jenuh, dan secara fisik

mudah menguap zat transfer ke zona tak jenuh untuk ditangkap

oleh sebuah in situ sistem pemulihan uap. Oksigen terlarut

didistribusikan melalui aquifier oleh gerakan gelembung udara,

difusi, dan gerakan tanah.

Ex Situ Treatment

Teknologi Bioremediasi ex situ merupakan sistem bioremediasi di mana limbah

yang telah dihapus dari titik asal diolah dalam bioreactor tertutup atau terbuka.

Cairan, padatan, dan uap dapat diolah dengan Ex situ treatment.

Faktor – Faktor yang Mempengaruhi Proses Bioremediasi

a. Faktor Lingkungan : pH , suhu udara, keberadaan nutrient, oksigen dan

kelembaban

b. Faktor Fisis : Keberadaan kontaminan, ketersediaan air, supply akseptor

electron seperti oksigen

c. Faktor Kimia : Kelarutan, dan Derajat Kejenuhan Zat / Kontaminan

Page 7: State of The Art Teknik Bioremediasi

BAB II

State of The Art Teknologi Bioremediasi

Bioremediasi pada Polutan yang Berasal dari Minyak Bumi

Selama ini permintaan terhadap minyak bumi sebagai sumber energi dan sebagai

bahan baku utama bagi industri kimia telah mengakibatkan peningkatan produksi dunia

untuk sekitar 3500 juta metrik ton per tahun (Energy Information Administration, 1992).

Telah diperkirakan bahwa sekitar 0,1%, 35 juta ton, memasuki laut per tahun (Dewan

Riset Nasional, 1985), (Ronald and Don L. Crawford, 1996:100). Meskipun tumpahan

minyak mentah besar berikut kecelakaan kapal tanker merupakan kecelakaan yang paling

umum, kecelakaan tersebut hanya mewakili sebagian kecil, sekitar satu juta ton, dari total

input kontaminan yang berasal dari minyak bumi. Sebagai perbandingan, minyak

masukan ke laut dari sumber-sumber alam, terutama minyak yang merembes, adalah

sekitar 0,5 juta ton per tahun. Sumber utama pencemaran minyak adalah industry,

runoffs, kebocoran pada pipa dan tangki penyimpanan, dan pembuangan pemberat dan

lambung kapal limbah.

Hal – hal di atas menyebabkan toksisitas hidrokarbon minyak bumi untuk

mikroorganisme, tanaman, hewan, dan manusia. Faktanya, banyak bioassays untuk

polutan minyak bumi yang telah dikembangkan tergantung pada konsentrasi rendah (5-

100mg / l) atau minyak mentah fraksi minyak membunuh atau menghambat pertumbuhan

remaja microalgae dan bentuk-bentuk binatang laut.

Fraksi dari minyak bumi berupa polycyclic hidrokarbon aromatik (PAH) beracun

dan menjadi prioritas pada daftar polutan oleh EPA (Environmental Protection Agency).

Pada intinya, pollutan dari minyak bumi di tanah ataupun laut dapat menyebabkan

gangguan kesehatan dan mengkontaminasi sumber air.

a. Prinsip Mikrobiologi Hidrokarbon

Page 8: State of The Art Teknik Bioremediasi

Penggunaan hidrokarbon sebagai substrat untuk pertumbuhan bakteri.

Tabel 2. Kriteria Biodegradasi Polutan Minyak Bumi

No Kriteria

1 Mikroorganisme mempunyai:

1. Enzim hydrocarbon-oksidasi

2. Kemampuan mengikat hydrocarbon

3. Mampu memproduksi emulsi

4. Mekanisme desorpsi dari hydrocarbon

2 Air

3 Oksigen

4 Phosphorus

5 Sumber nitrogen yang dapat dimanfaatkan

Distribusi hydrocarbon dan Mikoorganisme

Pengembangan bakteri hidrokarbon- oxidizing dalam lingkungan

alam telah dilakukan melihat adanya kemungkinan memanfaatkan potensi

biodegradasi bakteri tersebut untuk treatment tumpahan minyak. Karena

minyak mentah dan olahan yang diangkut dalam jarak jauh dan

dikonsumsi berada dalam jumlah besar, maka hidrokarbon kini telah

menjadi penting sebagai substrat yang potensial untuk oksidasi mikroba.

Rasio dari pemanfaatan hidrokarbon dan total bakteri heterotropik

merupakan indicator adanya kontaminasi dari gasoline. Berdasarkan

beberapa studi yang telah dilakukan di American Society for

Microbiology dapat disimpulkan keberadaan hidrokarbon di lingkungan

dapat memperkaya in situ untuk mikroorganisme yang menggunakan

hidrokarbon.

Degradasi Hidrokarbon: Spesifisitas Metabolis

Kemampuan untuk mendegradasi hidrokarbon dimiliki oleh

berbagai varietas bakteri dan jamur (fungi). Spesifikasi dari proses

pendegradasian tersebut dapat ditingkatkan, tergantung kepada potensi

generic dari mikroorganisme tersebut untuk mengenalkan molekul oksigen

pada hidrokarbon, dan dengan sedikit reaksi, menghasilkan intermediate

Page 9: State of The Art Teknik Bioremediasi

produk yang akan memasuki proses katabolisme mikroorganisme tersebut.

Kapasitas genetik spesifik terlihat dari spesifikasi substrat hidrokarbon

yaitu sumber karbonnya untuk mempengaruhi berbagai aktivitas enzim

yang diperlukan untuk biodegradasi.

Alkana :

Mengoksidasi n-paraffins melalui oksidasi terminal

alkohol, aldehid dan asam lemak (Ronald and Don L. Crawford,

1996:103).

Aromatics :

Baik mikroorganisme prokariotik maupun eukariotik

mempunya enzim yang dapay mengoksidasi hidrokarbon aromatic

dari single ring (benzenm toluene, dan xylene) menjadi polycyclic

aromatic (PCAs) seperti naphtalane, anthracene, phenanthrene, dan

lain – lain.

Bakteri cenderung mengoksidasi senyawa aromatic dengan

memisahkan kedua atom dari molekul oksigen menjadi substrat

aromatic membentuk cis-dihydrodiol. Fungi dan mikroorganisme

eukariotik lainnya mengoksidasi hidrokarbon aromatic dengan

sitokrom P-450 sistem monooksigen, menjadi trans-dihydrodiols.

Produk intermediate yang terbentuk adalah arene oxide yang

beracun, mutagenic, dan karsinogenik.

Aromatik substitusi seperti toluene,bisa dioksidasi oleh

bakteri dengan gugus metal membentuk asam benzoate, atau cincin

aromatic yang kemuadian akan berubah menjadi dihydrodiol

tersubstitusi. Asam benzoate diubah menjadi catechol dan diol

tersubstitusi diubah menjadi 3-methylcatechol.

b. Genetik

Interaksi fisik antara Mikroorganisme dengan Hydrokarbon:

Page 10: State of The Art Teknik Bioremediasi

Kadar hydrocarbon yang rendah dalam air , dihubungkan dengan

fakta langkah pertama pendegradasian hidrokarbon adalah oksigenasi

ikatan membrane, akan membuat bakteri berkontak langsung dengan

substrat hidrokarbon. Ada 2 reaksi yang dapat memperbesar kontak antara

bakteri dan hidrokarbon tak larut dalam air, yaitu adhesi/desorpsi dan

emulsifikasi hidrokarbon.

Adhesi merupakan langkah pertama dari siklus pertumbuhan

mikroorganisme pada hidrokarbon tidak larut di air. Adhesi terjadi karena

reaksi hidrofobik. Deskripsi dari hydrokarbon adalah bagian penting dari

pertumbuhan bakteri pendegradasi minyak. Minyak adalah campuran

ribuan molekul hidrokarbon. Bakteri tertentu hanya mampu mendegradasi

sebagian dari molekul minyak tersebut. Seiring dengan pembelahan

bakteri yang akna menambah jumlah bakteri tesebut, jumlah nonutizable

hidrokarbon meningkat sampai sel bakeri tumbuh maksimum.

Emulsifier. Pada sistem yang heterogen, diperlukan adanya batasan

untuk menjaga sistem secara utuh. Tidak mengherankan apabila pada

sistem yang heterogen mikroorganisme memproduksi beragam surface-

active agents. Perolehan surfaktan akibat dari aktivitas mikroba dapat

diklasifikasikan menjadi dua, yaitu untuk produk dengan berat molekul

rendah dan produk dengan berat molekul tinggi.

Tabel 3. Mikroba Surfaktan

Emulsifier Contoh Spesies yang Memproduksi

Berat Molekul

Rendah:

Glikolipid Trehalose mycolate

Sophorolipid

Rhamnolipid

Rhodococcus

Torulopsis

Pseudomonas

Asam Lemak 2-hydroxy-octadecanoicacid Tersebar (Banyak)

Corynomycolic acid Corynebacterium

Phospholipid ethanolalamine Tersebar (Banyak)

Lipopeptida Surfactin B.subtilis

Page 11: State of The Art Teknik Bioremediasi

Arthrofactin

Arthrobacer

Surfaktan BL-86 B.litchenformis

Berat Molekul

Tinggi

Lipid-Polisakarida Emulsan

Lipomannaan

A.calcoacetius RAG-1

C. tropicalis

Protein-Polisakarida Emulsan BD4

Liposan

Emulcyan

A.calcoacetiusBD4

C.lypolytica

Phormidium

Protein Protein PA P.aeroginesa

Protein-lipid Emulsifier PG-1

AP-6

Pseudomonas PG-1

P-fluorescens

Emulsi dilakukan dengan dua mekanisme, yaitu :

(1) Menigkatkan area permukaan hidrokarbon

(2) Memakai bakteri yang berasal dari tetesan minyak yang telah

digunakan

Pertumbuhan mikroorganisme pada hydrocarbon atau water-

interface terjadi karena oksigenasi hidrokarbon selalu terjadi pada

membran-terikat, tidak pernah ekstraselular. Setelah bakteri menempel

pada permukaan hidrokarbon, mereka mulai berkembang biak di

permukaan. Dalam waktu yang singkat, permukaan menjadi jenuh dengan

bakteri, dan pertumbuhan dibatasi oleh permukaan yang tersedia. Jika

bakteri dapat membelah tetesan minyak (emulsification), permukaan

tumbuh yang baru dapat tersedia kembali untuk pertumbuhan bakteri.

Hal yang sangat penting adalah desorpsi (pengambilan kembali)

emulsifier untuk memproduksi mikroorganisme dari tetesan minyak yang

telah digunakan. A. calcoalcetious RAG-1 tumbuh di permukaan minyak

mentah di air laut. Selama fase pertumbuhan, bakteri berkembang biak

dengan mengorbankan n-alkana, emulsan terakumulasi dalam bentuk yang

Page 12: State of The Art Teknik Bioremediasi

minicapsule (sangat kecil) .Setelah alkana dalam tetesan minyak

dikonsumsi, RAG-1 menjadi kelaparan, walaupun masih melekat pada

hidrokarbon yang kaya akan aromatik dan siklus paraffins. Kekurangan

RAG-1 menyebabkan pelepasan minicapsule dari emulsan. Kemudian

terbentuklah polimer emulsans film di n-alkana-tetesan minyak habis,

sehingga terjadi desorbing(penyerapan kembali) sel yang kelaparan.

Akibatnya,terjadi pembebasan emulsifier sel untuk menemukan substrat

segar. Pada saat yang sama, tetesan minyak yang telah habis 'ditandai'

dengan penggunaan permukaan luar hidrofilik di mana RAG-1 tidak dapat

melekat. Mikroorganisme lain yang dapat menempel pada permukaan

hidrofilik dan menurunkan hidrokarbon siklik aromatic-lah yang akan

melanjutkan proses biodegradasi minyak bumi.

Sebuah agen emulsifying atau dispersing tidak hanya

menyebabkan penurunan rata-rata ukuran partikel, tetapi juga mengubah

sifat permukaan partikel dalam cara mendasar. Sebagai contoh, tetesan

minyak mengikat uranium dalam jumlah besar. Biasanya, 0,1-1,0% dari

polimer bioemulsifier atau biodispersant cukup untuk membasahkan

permukaan bahan tterdispersi. Dengan demikian, jumlah kecil dari suatu

dispersant dapat mengubah secara dramatis sifat permukaan material

seperti biaya permukaannya, hydrophobicity dan, yang paling menarik,

pola atau strukturnya, didasarkan pada struktur tiga-dimensi dari pemeluk

polimer.

c. Contoh Kasus Bioremediasi pada Daerah yang Tercemar oleh

Minyak

Dalam sebuah lokasi penyulingan minyak yang dilaporkan oleh Balba,

Ying, dan McNeice (1991), eksperimen dilakukan di laboratorium

sebelum dilakukan penanganan pada lapangan. Hasilnya adalah:

Page 13: State of The Art Teknik Bioremediasi

1. Komposisi hydrocarbon dari tanah yang terkontaminasi adalah 62,5%

jenuh (rata – rata berupa C14-C25), 25% aromatic, dan 12.5%resins dan

asphaltines.

2. Tanah mengandung mikroba pendegradasi hydrocarbon, yaitu

Pseudomonas, Rhodococci, Acinetobacter, Mycobacterium, dan

Arthrobacter. Namun hanya Mycobacterium yang diisolasi yang dapat

mendegradasi fraksi asphaltines.

3. Setelah menyeleksi kurang lebih 50 senyawa, Cyanamer P70

(Cyanamid) terpilih sebagai surfaktan yang akna digunakan pada

percobaan, karena dapat menghilangkan lebih banyak polutan di tanah

(47%) dibandingkan senyawa lainnya dan tidak beracun bagi mikroba

yang diisolasi

4. Lebih dari 95% hydrocarbon terdegradasi selama 23 minggu

Berdasarkan hasil laboratorium di atas, tanah tercemar banyak

terdapat pada lapisan tanah dengan kedalaman 2 m dan diperlakukan

secara ex situ. Tanah ditempatkan di rectangular bed dimana

kelembabannya dijaga sebesar 15% (w/w). Tanahnya diaerasi dengan

mesin/alat yang biasa digunakan untuk keperluan pertanian, seperti sekop.

Awalnya, tanah yang tergali memiliki rata-rata 13 g TPH (Total

Petroleum Hydrocarbon) per kg tanah. Setelah 34 minggu treatment

dilakukan, TPH berkurang sekitar 90% untuk 1.27g per kg.

Chomatography gas menunjukkan pengurangan besar dalam pecahan

alkana. Residu yang tersisa dalam tanah setelah perawatan tak bergerak,

sebagaimana ditentukan oleh hasil dari pengujian untuk hidrokarbon.

Bioremediasi PAH (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons)

Page 14: State of The Art Teknik Bioremediasi

a. Sumber PAH di Lingkungan

PAHs berasal dari 3 sumber : biosynthetic (biogenic), geochemical, dan

anthropogenic. Sumber anthropogenic terbagi menjadi dua tipe. Pertama adalah hasil

dari tumpahan dan pembuangan bahan-bahan seperti kreosot, tar batubara, dan

produk-produk minyak bumi. Kedua, berasal dari pembakaran yang tidak sempurna

seperti pembakaran kayu, incinerator perkotaan, emisi mobil, dan limbah industri.

b. Proses Biodegradasi PAH

Banyak bakteri, jamur, dan ganggang strain telah terbukti dapat menurunkan

berbagai PAHs berisi dari dua cincin aromatik. Secara umum, HMW PAHs secara

perlahan terdegradasi oleh mikroorganisme asli (yang ada di tanah) dan dapat

bertahan dalam tanah dan sedimen.

Tabel 4. Representasi dari Polycyclic Aromatic yang Dimetabolisme oleh Berbagai

Jenis Bakteri, Fungi, dan Algae

Page 15: State of The Art Teknik Bioremediasi

c. Strategi Bioremediasi PAH

Senyawa Organisme Metabolisme

Naphtalene Acinetobacter calcoaceticus,

Alcaligenes denitrificans,

Mycobacterium sp., Pseudomonas

sp., Bacillus cereus

Naphtalene cis-1,2-

dihydrodiol, 1,2-

dihydroxynaphtalene, 2-

hydroxychromene-2-

carboxylix acid, trans-o-

hydroxybenzylidenepyruvic

acid, salicyladldehyde,

salicyclic acid, catechol,

gentistic acid, naphthalene

trans-1,2-dihydrodiol

Acenaphthene Beijerinckia sp., Pseudomonas

putida, Pseudomonas fluorescens,

Pseudomonas cepacia,

Pseudomonas sp.

1-Acenaphthenol, 1-

acenaphthenone,

acenaphthenone-cis-

1,2-dihydrodiol, 1,2-

acenaphthenedione

Fluoranthrene Cunninghamella elegants Fluoranthene trans-2,3-

dihydrodiol, glucoside

conjugats

Pyrene Cunninghamella elegant,

Crinipellis stsipitaria

1-Hydroxypyrene, glucoside

conjugats

Phenanthrene Oscillatoria sp., Agmenellum

quadruplicatum

Phenanthrene trans-9,10-

dihydrodiol, 1-

methoxyphenanthrene

Benzo[a]pyrene Selenastrum capricornutum Benzo[a]pyrene cis-4,5-

dihydrodiol,

Benzo[a]pyrene cis-7,8-

dihydrodiol,

Benzo[a]pyrene cis-9,10-

dihydrodiol,

Benzo[a]pyrene cis-11,12-

dihydrodiol

Page 16: State of The Art Teknik Bioremediasi

Pada dasarnya ada 3 pendekatan strategis untuk memulihkan keadaan tanah dan air

tanah yang terkontaminasi oleh PAH, yaitu solid-phase, in situ, dan operasi bioreaktor

(Ronald and Don L. Crawford, 1996:151).

Tabel 5. Strategi Bioremediasi untuk PAH

Teknologi Contoh Keuntungan Kelemahan Faktor yang Mempengaruhi

Solid-phase 1. Landfarming

2. Composting

3. Engineered Soil

Cell

4. Soil Treatment

- Murah

- Treatment yang

efektif untuk HMW

dan PAHs

- Dapat dilakukan on-

site

- Keterbatasan

Tempat

- Waktu lebih lama

- Diperlukan

pengontrolan

kehilangan

koponen abiotik

- Ada mass transfer

- Keterbatasan

Bioavailibility

- Adanya reaksi katabolis

oleh microflora

- Ada kehadiran logam

dan senyawa inorganic

lainnya

- pH, temperature,

kelembaban

- Biodegradibility

Bioreactors - Aqueous reactor

- Soil Slurry Reactor

- Laju reaksi

degradasi yang cepat

- Optimisasi

parameter

physicochemical

- Penggunaan

inoculan dan

surfaktan yang

efektif

- Memperbesar mass

transfer

- Biaya mahal

- Biaya operasional

mahal

- (Sama dengan yang di

atas)

- Adanya konsentrasi

kontaminan yang toksik

In situ - Biosparging

- Bioventing

- Groundwater

Circulation (UVB)

- In situ bioreaktor

- Harga terjangkau

- Relatif pasif

- Mengolah tanah dan

air secara simultan

- Waktu pengolahan

yang lebih lama

- Susah untuk

dimonitor

- (Sama dengan yang di

atas)

- Adanya senyawa kimia

terlarut

- Faktor geologis

Page 17: State of The Art Teknik Bioremediasi

Bioremediasi Solid-Phase

Bioremediasi fase padat-menggambarkan treatment pada tanah yang

terkontaminasi atau bahan padat lain di permukaan tanah konvensional

menggunakan praktik manajemen untuk meningkatkan degradasi kontaminan

oleh mikroba organik . Treatment tersebut dapat dirancang untuk mengurangi

kehilangan abiotik dari kontaminan yang ditargetkan melalui proses seperti

pencucian dan penguapan.

a. Landfarming

b. Composting

c. Engineered Soil Cell

Rekayasa sel tanah adalah perpaduan dari landfarming dan proses kompos.

Rekayasa sel tanah dibangun, pada dasarnya, seperti tumpukan kompos yang

bercampur dengan udara. faktor-faktor yang penting untuk dipertimbangkan di

antaranya adalah kemampuan untuk menggali dan memproses bahan, total

volume material yang akan diperlakukan, waktu perawatan, dan tingkat

pembersihan yang diinginkan. Ada beberapa keterbatasan teknis untuk solid-

phasae PAH Bioremediasi. Dibandingkan dengan operasi bioreactor,

perpanjangan masa waktu perawatan diperkirakan akan dibutuhkan dengan fasa

padat-Bioremediasi PAH operasi. Dalam banyak kasus, hal ini cukup dapat

diterima, terutama ketika sistem fasa padat dirancang untuk memberikan

kontaminan dan meminimalkan eksposur. Ketika teknologi landfarming yang

konvensional bekerja, terdapat kebutuhan untuk ruang yang cukup untuk

mengakomodasi penanganan dan pengelolaan tanah yang terkontaminasi.

Bioreactor Operations

Secara umum, tingkat biodegradasi PAH oleh bioreactor lebih baik ripada

in situ atau siolid-phase karena lingkungannya dibuat sedemikian mungkin agar

lebih mudah dikelola dan karenanya lebih terkendali dan dapat diprediksi. Hal ini

disebabkan oleh berbagai faktor diantaranya adlaah mixing dan kontrak intim

mikroorganisme dengan polutan yang ditargetkan, dan pemeliharaan

Page 18: State of The Art Teknik Bioremediasi

physiochemical pada kondisi optimal (pH, DO, Nutrien, substrat bioavailibility)

untuk proses biodegradasi PAH.

In Situ Bioremediasi

Ada beberapa variasi teknik dalam strategi in situ bioremediasi yang

berlaku untuk tanah atau air bawah tanah yang terkontaminasi oleh PAHs, di

antaranya adalah Bioventing, biosparging, Vacuum-vaporized well (Jerman:

Unterdruck-Verdampfer-Brunnen;abbreviation UVB). Pada UVB ini prinsip

kerjanya adalah permukaan air naik karena tekanan berkurang yang dihasilkan

oleh blower, dan udara segar ditarik ke dalam sistem melalui pipa udara yang

menuju ke diffuser / stripping reaktor dan mutiara melalui kolom air yang

terangkat. UVB-IWS menyediakan teknologi untuk mempercepat dan agresif in-

situ remediation air tanah dan tanah. UVB-IWS menawarkan beberapa variasi

untuk pengobatan terserap, dan terlarut untuk hidrokarbon organik yang mudah

menguap (VOC) dan semi-volatile hidrokarbon organik (SVOC). Selain itu dapat

mengobati diklorinasi pelarut melalui kombinasi dari kedua proses fisik dan

biologis. Selama operasi, tingkat air tanah meningkat di bagian atas sumur

berkurang karena tekanan atmosfer dan dukungan pompa, sedikit meningkatkan

total hidrolik kepala di dalam sumur. Tekanan hidrolik yang signifikan dihasilkan,

memaksa tanah secara horizontal ke dalam akifer. Udara atmosfer masuk melalui

udara segar inlet terhubung ke dipatenkan pada labirin yang melucuti reaktor. Hal

ini menciptakan keseimbangan tekanan. Gelembung udara segar seperti jet masuk

melalui lubang pin pelat pengupas dan bercampur dengan air tanah. Kontaminan

massa air dipindahkan dari fase cairke fase udara dan memperluas permukaan

secara adiabatik sebagai gelembung, yang kemudian meledak melepaskan

volatilized kontaminan. Kontaminan kemudian dibawa oleh aliran udara kering

yang telah dipatenkan dengan efisiensi tinggi, IEG Granular Activated Carbon

(GAC IEG) unit atau lain yang sesuai dari sistem pengolahan gas seperti paket

konvensional sistem oksidasi katalitik.

Page 19: State of The Art Teknik Bioremediasi

Gambar 1. UVB Satandard Circulation (Sumber : http://www.lddtech.com)

Pada intinya, secara umum, semakin rendah berat molekul, semakin besar kelarutannya dalam air

seperti naphtalene maka kontaminan akan semakin dibiodegradasi dibandingkan dengan

molekul PAHs dengan berat molekul yang tinggi seperti benzo [a] pyrene.

Page 20: State of The Art Teknik Bioremediasi

KESIMPULAN

Pencemaran tanah adalah keadaan di mana bahan kimia buatan manusia masuk dan

merubah lingkungan tanah alami. Pencemaran ini biasanya terjadi karena: kebocoran limbah cair

atau bahan kimia industri atau fasilitas komersial; penggunaan pestisida; masuknya air

permukaan tanah tercemar ke dalam lapisan sub-permukaan; kecelakaan kendaraan pengangkut

minyak, zat kimia, atau limbah; air limbah dari tempat penimbunan sampah serta limbah industri

yang langsung dibuang ke tanah secara tidak memenuhi syarat.

Ada beberapa cara untuk mengurangi dampak dari pencemaran tanah, diantaranya bioremidiasi.

Page 21: State of The Art Teknik Bioremediasi

Bioremediasi merupakan cara proses pembersihan pencemaran tanah dengan menggunakan

mikroorganisme (jamur, bakteri).

Bioremediasi telah digunakan untuk mengolah PAHs di kreosot limbah, ladang minyak

dan kilang lumpur, dan produk-produk minyak bumi. Sistem pengolahan yang digunakan pada

Teknik Bioremediasi adalah in situ treatment dan ex situ treatment.

State of The Art dari Teknologi Bioremediasi ini sudah berkembang cukup pesat apabila

melihat dan menilik banyak kasus pencemaran yang terjadi dan dipulihkan kembali dengan

teknologi Bioremediasi.

DAFTAR PUSTAKA

Don, L. & Ronald, L. 1996. Bioremediation : Principles and Applications. Great Britain :

Cambridge University Press.

Chang, Ergas, Eweis, Schroeder. 1990. Bioremediation Principles. McGraw-Hill International

Editions. Singapore : Mc Graw-Hill Book Co.

Anderson, William C. 1995. Innovative Site Remediation Technology. One of an Eight – Volume

Series. United States of America : American Academy of Environmental Engineers.

http://www.lddtech.com diakses tanggal 5 November 2009

Page 22: State of The Art Teknik Bioremediasi