PENANGGULANGAN PENCEMARAN AIR DENGAN BIOREMEDIASI

Oleh : Stefanie Sulianti


Pencemaran air menyebabkan terganggunya semua spesies makhluk hidup yang ada di planet bumi karena hampir 60% spesies hewan dan tumbuhan terdapat dipermukaan atau di dalam air.

Pencemaran air antara lain terjadi karena Limbah industri yang dibuang ke sungai atau perairan lainnya yang menyebabkan ketidakseimbangan dan menimbulkan kontaminasi bagi organisme didalam atau disekitarnya; Penggunaan bahan kimia pertanian seperti insektisida, herbisida dan fungisida disekitar tanaman juga menimbulkan pencemaran pada sistem air tanah; Selain itu tumpahan minyak di lepas pantai atau lautan berpotensi menimbulkan kerusakan secara permanen pada badan air; Sumber pencemaran air lainnya ialah kegiatan sehari-hari seperti mencuci pakaian dan peralatan disekitar kolam, sungai, danau. Melalui aktivitas tersebut deterjen masuk ke sistem perairan, sebagai dampak sampingnya antara lain penyinaran matahari ke permukaan air menjadi terhambat, selain itu menyebabkan berkurangnya kadar oksigen perairan.

Pencemaran air bukan hanya merugikan bagi biota perairan, namun mencemari seluruh rantai pangan, yang lebih jauh lagi akan menganggu persediaan pangan bagi manusia. Pencemaran air juga berpotensi menimbulkan wabah penyakit kolera dan diare, dimana mikroorganisme penyebab penyakit tersebut tumbuh subur diperairan yang tercemar. Untuk itu perlu dilakukan penanggulangan pencemaran air salah satunya dengan Bioremediasi.

Bioremediasi merupakan penggunaan mikroorganisme yang telah dipilih untuk ditumbuhkan pada polutan tertentu sebagai upaya untuk menurunkan kadar polutan tersebut. Pada saat proses bioremediasi berlangsung, enzim-enzim yang diproduksi oleh mikroorganisme memodifikasi struktur polutan beracun menjadi tidak kompleks sehingga menjadi metabolit yang tidak beracun dan berbahaya.

Bioremediasi dibagi menjadi 2 jenis yaitu :

1.   Bioremediasi yang melibatkan mikroba terdapat 3 macam yaitu :

·       Biostimulasi : memperbanyak dan mempercepat pertumbuhan mikroba yang sudah ada di daerah tercemar dengan cara memberikan lingkungan pertumbuhan yang diperlukan, yaitu penambahan nutrien dan oksigen. Jika jumlah mikroba yang ada dalam jumlah sedikit, maka harus ditambahkan mikroba dalam konsentrasi yang tinggi sehingga bioproses dapat terjadi. Mikroba yang ditambahkan adalah mikroba yang sebelumnya diisolasi dari lahan tercemar kemudian setelah melalui proses penyesuaian di laboratorium di perbanyak dan dikembalikan ke tempat asalnya untuk memulai bioproses. Namun sebaliknya,  jika kondisi yang dibutuhkan tidak terpenuhi, mikroba akan tumbuh dengan lambat atau mati. Secara umum kondisi yang diperlukan ini tidak dapat ditemukan di area yang tercemar.

·       Bioaugmentasi : penambahan produk mikroba komersial ke dalam limbah cair untuk meningkatkan efisiensi dalam pengolahan limbah secara biologi. Cara ini paling sering digunakan dalam menghilangkan kontaminasi di suatu tempat. Hambatan mekanisme ini yaitu sulit untuk mengontrol kondisi situs yang tercemar agar mikroba dapat berkembang dengan optimal. Selain itu mikroba perlu beradaptasi dengan lingkungan tersebut (Uwityangyoyo, 2011). Menurut Munir (2006), dalam beberapa hal, teknik bioaugmentasi juga diikuti dengan penambahan nutrien tertentu. 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 terjadi secara alami (tanpa campur tangan manusia) dalam air atau tanah yang tercemar.

2.   Bioremediasi berdasarkan lokasi terdapat 2 macam yaitu :

·       In situ : dapat dilakukan langsung di lokasi tanah tercemar (proses bioremediasi yang digunakan berada pada tempat lokasi limbah tersebut). Proses bioremadiasi in situ pada lapisan surface juga ditentukan oleh faktor bio-kimiawi dan hidrogeologi.

·       Ex situ : bioremediasi yang dilakukan dengan mengambil limbah tersebut lalu ditreatment ditempat lain, setelah itu baru dikembalikan ke tempat asal.  Lalu diberi perlakuan khusus dengan memakai mikroba.  Bioremediasi ini bisa lebih cepat dan mudah dikontrol dibanding in-situ, ia pun mampu me-remediasi jenis kontaminan dan jenis tanah yang lebih beragam.

Cara bioremediasi air Wastewater treatment (Pengolahan limbah cair) :

·      Air dari rumah tangga yang masuk ke dalam saluran air dipompa menuju fasilitas pengolahan di mana feses dan produk kertas dibuang ke tanah dan disaring menjadi partikel yang lebih kecil sehingga dihasilkan material berlumpur yang disebut sludge. Sedangkan air yang mengalir keluar disebut effluent yang digunakan untuk aerasi tangki karena bakteri aerobik dan mikroba lain akan mengkoksidasi bahan organik yang terdapat effluent.

·      Di dalam tangki ini, air disemprotkan di atas batu atau plastik yang ditutupi dengan biofilm mikroba pendegradasi sampah yang secara aktif mendegradasi bahan organik dalam air.

·      Effluent dialirkan melalui system sludge dengan menggunakan tangki yang mengandung sejumlah besar mikroba pendegradasi sampah yang tumbuh pada lingkungan yang dikontrol

·     Effluent didesinfeksi dengan klorin sebelum air dialirkan ke sungai atau laut.

·      Sludge dialirkan ke dalam tangki pengolah anaerob yang mengandung bakteri anaerob yang akan mendegradasi sludge. Bakteri ini menghasilkan gas karbon dioksida dan metana. Gas metana yang dihasilkan ini sering dikumpulkan dan digunakan sebagai bahan bakar untuk menjalankan peralatan pada pengolahan sampah dengan menggunakan tanaman. Cacing-cacing kecil yang sering muncul pada sludge, juga membantu menghancurkan sludge menjadi partikel-partikel kecil.

·     Sludge ini kemudian dikeringkan dan dapat digunakan sebagai lahan pertanian atau pupuk.

Faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi proses bioremediasi meliputi :

·         ·     Lingkungan / Tanah

Proses biodegradasi memerlukan tipe tanah yang dapat mendukung kelancaran aliran nutrient, enzim-enzim mikrobial dan air. Terhentinya aliran tersebut akan mengakibatkan terbentuknya kondisi anaerob sehingga proses biodegradasi aerobik menjadi tidak efektif. Karakteristik tanah yang cocok untuk bioremediasi in situ adalah mengandung butiran pasir ataupun kerikil kasar sehingga dispersi oksigen dan nutrient dapat berlangsung dengan baik. Kelembaban tanah juga penting untuk menjamin kelancaran sirkulasi nutrien dan substrat di dalam tanah.

·         ·     Temperatur

Temperatur yang optimal untuk degradasi hidrokaron adalah 30-40˚C. Ladislao, et. al. (2007) mengatakan bahwa temperatur yang digunakan pada suhu 38˚C bukan pilihan yang valid karena tidak sesuai dengan kondisi di Inggris untuk mengontrol mikroorganisme patogen. Pada temperatur yang rendah, viskositas minyak akan meningkat mengakibatkan volatilitas alkana rantai pendek yang bersifat toksik menurun dan kelarutannya di air akan meningkat sehingga proses biodegradasi akan terhambat. Suhu sangat berpengaruh terhadap lokasi tempat dilaksanakannya bioremediasi

·         ·     Oksigen

Langkah awal katabolisme senyawa hidrokaron oleh bakteri maupun kapang adalah oksidasi substrat dengan katalis enzim oksidase, dengan demikian tersedianya oksigen merupakan syarat keberhasilan degradasi hidrokarbon minyak. Ketersediaan oksigen di tanah tergantung pada (a) kecepatan konsumsi oleh mikroorganisme tanah, (b) tipe tanah dan (c) kehadiran substrat lain yang juga bereaksi dengan oksigen. Terbatasnya oksigen, merupakan salah satu faktor pembatas dalam biodegradasi hidrokarbon minyak

·         ·     pH

Pada tanah umumnya merupakan lingkungan asam, alkali sangat jarang namun ada yang melaporkan pada pH 11. Penyesuaian pH dari 4,5 menjadi 7,4 dengan penambahan kapur meningkatkan penguraian minyak menjadi dua kali. Penyesuaian pH dapat merubah kelarutan, bioavailabilitas, bentuk senyawa kimia polutan, dan makro & mikro nutrien. Ketersediaan Ca, Mg, Na, K, NH₄⁺, N dan P akan turun, sedangkan penurunan pH menurunkan ketersediaan NO₃^- dan Cl^- . Cendawan yang lebih dikenal tahan terhadap asam akan lebih berperan dibandingkan bakteri asam.

·         ·     Kadar H₂O dan karakter geologi

Kadar air dan bentuk poros tanah berpengaruh pada bioremediasi. Nilai aktivitas air dibutuhkan utk pertumbuhan mikroba berkisar 0.9 - 1.0, umumnya kadar air 50-60%. Bioremediasi lebih berhasil pada tanah yang poros.

·         ·     Keberadaan zat nutrisi

Baik pada in situ & ex situ. Bila tanah yang dipergunakan bekas pertanian mungkin tak perlu ditambah zat nutrisi. Untuk hidrokarbon ditambah nitrogen & fosfor, dapat pula dengan makro & mikro nutrisi yang lain. Mikroorganisme memerlukan nutrisi sebagai sumber karbon, energy dan keseimbangan metabolisme sel. Dalam penanganan limbah minyak bumi biasanya dilakukan penambahan nutrisi antara lain sumber nitrogen dan fosfor sehingga proses degradasi oleh mikroorganisme berlangsung lebih cepat dan pertumbuhannya meningkat.

·         ·     Interaksi antar Polusi.

Fenomena lain yang juga perlu mendapatkan perhatian dalam mengoptimalkan aktivitas mikroorganisme untuk bioremediasi adalah interaksi antara beberapa galur mikroorganisme di lingkungannya. Salah satu bentuknya adalah kometabolisme. Kometabolisme merupakan proses transformasi senyawa secara tidak langsung sehingga tidak ada energy yang dihasilkan.

Kelebihan bioremediasi sebagai berikut :

     1.    Relatif  lebih ramah lingkungan

     2.    Biaya penanganan yang relatif lebih murah dan mudah diterapkan

     3.    Bersifat fleksibel

     4.    Proses pelaksanaan dapat dilakukan langsung di daerah tersebut dengan lahan yang sempit sekalipun

     5.    Mengubah pollutant bukan hanya memindahkannya

     6.    Proses degradasi dapat dilaksanakan dalam jangka waktu yang cepat.

     7.    Sangat aman digunakan karena menggunakan mikroba yang secara alamiah sudah ada dilingkungan / tanah

     8.    Bioremediasi tidak menggunakan / menambahkan bahan kimia berbahaya

Kekurangan bioremediasi sebagai berikut :

     1.    Tidak semua bahan kimia dapat diolah secara bioremediasi.

     2.    Membutuhkan pemantauan yang ekstensif .

     3.    Membutuhkan lokasi tertentu.

     4.    Pengotornya bersifat toksik 

     5.    Padat ilmiah

     6.    Berpotensi menghasilkan produk yang tidak dikenal

     7.    Dapat digabung dengan teknik pengolahan lain

     8.    Persepsi sebagai teknologi yang belum teruji

Daftar Pustaka : 

Priadie,Bambang.2012.TEKNIK BIOREMEDIASI SEBAGAI ALTERNATIF DALAM UPAYA PENGENDALIAN PENCEMARAN AIR,.Jurnal Ilmu Lingkungan,Vol 10(1):38-48

http://download.portalgaruda.org/article.php?article=20142&val=1315&title=TEKNIK%20%20BIOREMEDIASI%20SEBAGAI%20ALTERNATIF%20DALAM%20UPAYA%20PENGENDALIAN%20PENCEMARAN%20AIR
(diakses 5 Agustus 2016)

Elfanysari. 2013. Bioremediasi 
http://biotekbiologi.blogspot.co.id/2013/12/bioremediasi.html

(diakses 5 Agustus 2016)

Sudirman, Jantri. 2014. TEKNIK PENGOLAHAN AIR LIMBAH DENGAN BIOREMEDIASI
http://semangatlagi.blogspot.co.id/2014/06/teknik-pengolahan-air-limbah-dengan.html

(diakses 5 Agustus 2016)