1. Biote Biotekno knolo logi gi Ling Lingkun kunga gan n 1.1 Definisi Bioteknol Bioteknologi ogi Lingkungan Lingkungan Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari tentang proses produksi barang
dan jasa dengan memanfaatkan makhluk hidup (fungi, bakteri,virus, dan lain-lain lain-lain ) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol). Bioteknolgi merupakan ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam produksi suatu barang danj danjas asa. a. sepe sepert rtii biokimia biokimia,, komputer , biologi molekular , mikrobiologi mikrobiologi,, genetika genetika,, kimia, matematika kimia, matematika,, dan lain sebagainya. Penerapan bioteknologi di masa ini dapat dijumpai pada pelestarian lingkungan hidup dari polusi. ebagai contoh, pada penguraian penguraian minyak bumi yang tertumpah ke laut oleh bakteri, dan penguraian zat-zat yang bersifat toksik (racun) di sungai atau laut dengan menggunakan bakteri jenis baru. Pemanfaatan Bioteknologi di bidang lingkungan menjadi isu yang krusial karena cakupannya yang luas, mulai dari penanganan limbah, perbaikan kualitas lingku li ngkungan ngan
darii pol dar poluta utan n (bi (biorem oremedia ediasi) si),, mem memban bangkit gkitkan kan ser serta ta mem memberd berdaya ayakan kan
sumb su mber er da daya ya al alam am ya yang ng ma masi sih h me memi mili liki ki ni nila laii ta tamb mbah ah un untu tuk k me meni ning ngka katk tkan an kesejahteraan hidup manusia, hingga dapat menghasilkan energy alternative. !leh karena itu muncullah pembagian bioteknologi menjadi bioteknologi lingkungan. "an pengaplikasian bioteknologi dibidang lingkungan inilah yang disebut dengan bioteknologi lingkungan. #ujuan dari bioteknologi lingkungan untuk meningkatkan kualitas taraf hidup manusia lingkungan lingkungan sekitar dengan mekanisme tertentu melalui pemberdayaan lingkungan. Biotek Bio teknolo nologi gi li lingku ngkungan ngan mer merupak upakan an kaj kajian ian yan yang g san sangat gat men menjanj janjika ikan n teruta ter utama ma kes keseja ejahte hteraa raan n dal dalam am men mening ingkat katkan kan keh kehidu idupan pan mod modern ern yan yang g men mengara garah h kepa ke pada da keh kehid idupa upan n mo mode dern rn ya yang ng le lebi bih h bai baik k la lagi gi.. Per Perla lakua kuan n te tekno knolo logi gi se secar caraa mikrobiolo mikr obiologi gi telah dikembangkan dikembangkan sejak a$al abad ke-%&an, sepert sepertii mengakt mengaktivasi ivasi berbagai kotoran (he$an dan juga manusia) dan pencernaan anaerobik he$an, kotoran-kotoran lain yang berserakan di lingkungan sekitar tempat tinggal.
Pada $aktu yang sama, teknol teknologi-t ogi-teknologi eknologi baru secara konst konstan an dituj ditujukan ukan untuk memecahkan masalah-masalah yang banyak terjadi sekarang ini, terutama masalah
lingkungan hidup, seperti detoksifikasi zat-zat kimia yang berbahaya yang sudah banyak menyatu ke dalam berbagai tumbuhan dan he$an peliharaan. Beberapa perangkat penting yang sering digunakan untuk melihat karakteristik dan
proses
pengontrolan
polutan
dalam
teknologi
lingkungan
juga
telah
dikembangkan secara bertahap sesuai dengan biaya yang tersedia. 'ontoh mengukur biomassa secara tradisional, seperti zat padat yang mudah menguap, yang tidak memiliki relevansi berkurang atau hilang, meskipun perangkat ini digunakan khusus untuk biologi molekuler guna mengeksplor persebaran komunitas mikrobial. Proses kerja bioteknologi lingkungan sesuai dengan prinsip kerja yang sudah diaplikasikan pada bidang mikrobiologi dan rekayasa (engineering), akan tetapi aplikasi prinsip-prinsip ini secara normal membutuhkan beberapa tingkatan empirisme. aterial yang diperlakukan dengan bioteknologi lingkungan adalah sangat kompleks dan tidak dapat dipisahkan dalam berbagai $aktu dan tempat. Prinsip-prinsip rekayasa mengarah kepada perangkat kuantitatif, sedangkan prinsip-prinsip mikrobiologi seringkali mengarah kepada observasi. *uantifikasi merupakan essensi, jika proses ini handal (reliable) dan hemat biaya (cost-efective). *ompleksitas dari komunitas mikrobial terlibat dalam bioteknologi lingkungan. *ompleksitas ini seringkali berada di luar deskripsi kuantitatif, tidak memiliki nilai observasi kuantitatif dari nilai yang terbaik. *ajian bioteknologi lingkungan berdasar pada prinsip-prinsip dan aplikasi biologi,
yang
berkaitan
dengan
teknologi.
trategi dalam
mengembangkan
bioteknologi lingkungan berbasis kepada konsep-konsep dasar dan perangkat yang bersifat kuantitatif saja. +ang dimaksud dengan prinsip-prinsip dan aplikasi biologi disini adalah memberdayakan semua proses mikrobiologikal agar dapat dipahami, diprediksi, dan merupakan satu kesatuan pemahaman. etiap aplikasi bioteknologi lingkungan memiliki ciri-ciri khusus tersendiri yang musti dipahami. 'iri khusus ini dilakukan secara bertahap. lmu-ilmu pengetahuan yang terlibat kedalam kajian bioteknologi lingkungan, di antaranya
dasar-dasar
taksonomi
makhluk
hidup,
dasar-dasar
mikrobiologi
lingkungan, metabolisma, genetika, dan ekologi mikrobial. "i samping itu, pengetahuan lain juga terlibat, seperti stokiometri dan energetika dari reaksi-reaksi
mikrobial. !leh karena itu, bioteknologi lingkungan merupakan ilmu aplikatif yang harus ditumbuhkembangkan untuk meningkatkan kesejahteraan taraf kehidupan manusia ke arah kemakmuran. Bioteknologi lingkungan dibatasi pada yang secara langsung atau tidak langsung menangani masalah-masalah lingkungan.
1.2 Contoh Penerapan Bioteknolgi Lingkungan 1.2.1 Bioremediasi
Bioremediasi merupakan penggunaan mikroorganisme untuk mengurangi polutan di lingkungan. aat bioremediasi terjadi, enzim-enzim yang diproduksi oleh mikroorganisme memodifikasi polutan beracun dengan mengubah struktur kimia polutan tersebut, sebuah peristi$a 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. ejak tahun &&an, orang-orang sudah menggunakan mikroorganisme untuk mengolah air pada saluran air. aat ini, bioremediasi telah berkembang pada pera$atan limbah buangan yang berbahaya (senya$a-senya$a kimia yang sulit untuk didegradasi), yang biasanya dihubungkan dengan kegiatan industry (anonim,%&&). Bioremediasi dapat melalui cara seperti berikut
•
Biostimulasi /utrien dan oksigen, dalam bentuk cair atau gas, ditambahkan ke dalam air atau tanah yang tercemar untuk memperkuat pertumbuhan dan aktivitas bakteri remediasi yang telah ada di d alam air atau tanah tersebut.
•
Bioaugmentasi ikroorganisme yang dapat membantu membersihkan kontaminan tertentu ditambahkan ke dalam air atau tanah yang tercemar. 'ara ini yang paling sering digunakan dalam menghilangkan kontaminasi di suatu tempat. /amun ada beberapa hambatan yang ditemui ketika cara ini digunakan. angat sulit untuk mengontrol kondisi situs yang tercemar agar mikroorganisme dapat berkembang dengan optimal. Para ilmu$an belum sepenuhnya mengerti seluruh mekanisme yang terkait dalam bioremediasi,
dan mikroorganisme yang dilepaskan ke lingkungan yang asing kemungkinan sulit untuk beradaptasi.
•
Bioremediasi ntrinsik Bioremediasi jenis ini terjadi secara alami di dalam air atau tanah yang tercemar (+usuf,%&&0). Beberapa kriteriayang harus dipenuhi untuk penggunaan tindakan bioremediasi adalah
a. !rganisme yang digunakan harus mempunyai aktivitas metabolisme yang dapat mendegradasi kontaminan dengan kecepatan memadai sehingga dapat membuat konsentrasi kontaminan padatingkat1ambang batas aturan yang ada. b. *ontaminan yang dijadikan sasaran harus bioavailable(tersedia untuk proses biologi) c. #empatdilakukan bioremediasi harus mempunyai kondisi yang kondusif untuk pertumbuhan mikroba atau tanaman atau untuk aktivitas enzim d. d.Biaya bioremediasi harus lebih murah dari biaya pengunaan teknologi lain yang juga dapat mendetoksifikasi kontaminan (Budianto,%&&)
Bioremidiasi dapat dibedakan berdasarkan lokasi, tempat pencemaran dan bahan pencemar •
Berdasarkan lokasi
2da dua jenis bioremediasi berdasarkan lokasi, yaitu in-situ (atau on-site) dan e3situ (atau off-site). Pembersihan on-site adalah pembersihan di lokasi. Pembersihan ini lebih murah dan lebih mudah, terdiri dari pembersihan, venting (injeksi), dan bioremediasi. ementara bioremediasi e3-situ atau pembersihan offside dilakukan dengan cara tanah atau air yang tercemar diambil dan dipindahkan ke dalam penampungan yang lebih terkontrol, kemudian diberi perlakuan khusus dengan menggunakan mikroba. Bioremediasi e3-situ dapat berlangsung lebih cepat, mampu me-remediasi jenis kontaminan yang lebih beragam, dan lebih mudah dikontrol dibanding dengan bioremediasi in-situ. (Budianto,%&&) 'ontoh
a. Bioremediasi in situ umur 4kstraksi 5ntuk mengeluarkan air tanah yang kemudian ditambah nutrisi dan oksigen dan dimasukkan kembali ke dalam tanah melalui sumur injeksi.
Gambar 1. Proses BIoremediasi Insitu
b. Bioremediasi eksitu melalui lurry Phase yaitu bejana besar digunakan sebagai 6bio-reactor7 yang mengandung tanah, air, nutrisi dan udara untuk membuat mikroba aktif mendegradasi senya$a pencemar (rfan,tanpa tahun)
Gambar 2. Proses Bioremediasi eksitu
•
Berdasarkan 8enis Bahan Pencemar
a. Bioremediasi enya$a
!rganik yaitu
Proses mengubah
senya$a
pencemar organik yang berbahaya menjadi senya$a lain yang lebih aman dengan
memanfaatkan
organisme.
elibatkan
proses
degradasi.
Biodegradasi yaitu pemecahan cemaran organik oleh aktivitas mikroba yang melibatkan serangkaian reaksi enzimatik (rfan,tanpa tahun). 5mumnya terjadi karena senya$a tersebut dimanfaatan sebagai sumber makanan (substrat). Biodegradasi yang lengkap disebut juga sebagai mineralisasi, dengan produk akhirnya berupa karbondioksida dan air. Proses ini dipakai dalam pengolahan limbah untuk menjadi '!% dan air.*o-metabolisma (co-metabolism) yaitu kemampuan mikroba dalam mengoksidasi atau metabolisasi suatu senya$a tetapi energi yang dihasilkan
tidak
pertumbuhan.
dapat
digunakan
'ontohnya
sebagai
Biodegradasi
sumber
9enantren
energi
untuk
enjadi
-
naftalenololeh Bakteri Pseudomonas sp *alp:b%% (antosa,%&&) . b. Bioremediasi senya$a 2norganik yaitu pemanfaatan organisme untuk mengubah, menyerap atau memanfaatkan senya$a anorganik yang mencemari lingkungan. Proses ini bisa melalui bioleaching yaitu proses ekstraksi dan pemecahan logam menggunakan bakteri contohnya oksidasi besi dan belerang menggunakan bakteri 2cidithiobacillus #hiobacillus dan thioo3idans 2cidithiobacillus dengan proses 9e2s (s) ; 9e %< (a=) < 2s :< (a=) < >< (a=) . elain itu Bioremediasi senya$a anorganik bisa dilakukan dengan biobsorsi yaitu proses penyerapan logam pada permukaan sel akibat interaksi anion dan kation (rfan,tanpa tahun)
Gambar 3. Proses Bioremediasi senyaa anorganik •
Berdasarkan #empat Pencemaran
a. Bioremediasi #anah, Bioremediasi tanah tercemar logam berat sudah banyak dilakukan dengan menggunakan mikoriza dan bakteri pereduksi logam berat sehingga tidak dapat diserap oleh tanaman. ?asil-hasil penelitian menunjukkan bah$a cenda$an memiliki kontribusi yang lebih besar
dari
bakteri,
meningkatnya
kadar
dan
kontribusinya
logam
berat
makin
(9leibach,
meningkat dkk.
@
dengan dalam
Barchia,%&&). ikoriza dapat melindungi tanaman dari ekses unsur tertentu yang bersifat racun seperti logam berat (*illham, @ dalam Barchia,%&&). ekanisme perlindungan terhadap logam berat dan unsur beracun
yang
diberikan
mikoriza
dapat
melalui
efek
filtrasi,
menonaktifkan secara kimia atau penimbunan unsur tersebut dalam hipa cenda$an. #anaman yang berkembang dengan baik di lahan limbah batubara ditemukan adanya Aoil dropletsA dalam vesikel akar-mikoriza. ?al ini menunjukkan bah$a ada mekanisme filtrasi, sehingga bahan beracun pada limbah yang diserap mikoriza tidak sampai diserap oleh tanaman inangnya. 'enda$an ektomikoriza dapat meningkatkan toleransi tanaman terhadap logam beracun dengan mengakumulasi logam-logam dalam hipa ekstramatrik dan Ae3trahyphae slimeA (2ggangan, dkk. 0 dalam Barchia, %&&) sehingga mengurangi serapannya ke dalam tanaman inang. Pemanfaatan cenda$an mikoriza dalam bioremediasi tanah tercemar, disamping dengan akumulasi bahan tersebut dalam hipa, juga dapat melalui mekanisme pembentukan komplek logam tersebut oleh sekresi hipa eksternal (*hairani-dris, %&&0 dalam Barchia %&&). Perlakuan mikoriza pada tanah yang tercemar oleh polisiklik aromatik hidrokarbon dari limbah industri berpengaruh terhadap pertumbuhan clover, dimana dengan pemberian mikoriza laju penurunan hasil clover karena senya$a aromatik ini dapat ditekan (8oner dan eyval, %&& dalam Barchia,%&&). Bioremediasi
dengan
penerapan
mikroorganisme
untuk
mempercepat transformasi karbon dan penggunaan tanaman yang dapat menimbun karbon dalam jaringannya telah menampakkan beberapa hasil
yang cukup memberikan harapan dalam penanggulangan pencemaran pestisida ini. #ransformasi kimia dari bahan pencemar pestisida melalui proses bioremediasi ini meliputi beberapa proses, yaitu ) detoksikasi, %) degradasi, :) konjugasi, pembentukan senya$a kompleks atau reaksi penambahan, @) aktivasi, C) defusi1pemecahan, dan >) perubahan spektrum toksisitas . "etoksikasi yaitu konversi dari molekul yang bersifat toksik menjadi produk yang tidak bersifat toksik, %) degradasi, yaitu transformasi dari
substrat
kompleks
menjadi
produk
yang
lebih
sederhana
(Barchia,%&&)
Gambar !. Proses penanggulanagan pen"emaran pestisida pada tanaman
b. Bioremediasi 2ir, eningkatnya aktivitas manusia di rumah tangga menyebabkan semakin besarnya volume limbah yang dihasilkan dari $aktu ke $aktu. Dolume limbah rumah tangga meningkat C juta m: pertahun, dengan peningkatan kandungan rata-rata C&E *onsekuensinya adalah beban badan air yang selama ini dijadikan tempat pembuangan limbah rumah tangga menjadi semakin berat, termasuk terganggunya komponen lain seperti saluran air, biota perairan dan sumber air penduduk. *eadaan tersebut menyebabkan terjadinya pencemaran yang banyak menimbulkan kerugian bagi manusia dan lingkungan. "alam kondisi demikian, diperlukan suatu sistem pengolahan limbah rumah tangga yang selain murah dan mudah diterapkan, juga dapat memberi hasil yang
optimal dalam mengolah dan mengendalikan limbah rumah tangga sehingga dampaknya terhadap lingkungan dapat dikurangi (+usuf,%&&0) . Bioremediasi air dapat menggunakan bakteri atau tanaman air. Penggunaan bakteri sering digunakan seperti Bacillus sp untuk bahan pencemar minyak bumi, Pseudomonas pseudomallei 'BB C% untuk menghilangkan senya$a merkuri beracun yang terlarut dalam air limbah dan "esulfotomaculum orientis 'BB %&@, "esulfotomaculum sp 'BB 00C dan 'BB 000 yang mengubah sulfat dalam air asam tambang menjadi hidrogen sulfida dan kemudian bereaksi dengan logam berat setelah reaksi belangsung p? (keasaman) air asam tambang yang mulamula berkisar dari % - : meningkat mendekati netral (>-F). ementara logam berat yang terdapat air asam tambang mengendap (antosa,%&&)
elain itu bisa juga digunakan berbagai tanaman air yang memiliki kemampuan secara umum untuk menetralisir komponen-komponen tertentu di dalam perairan. Geed (%&&C) bah$a proses pengolahan limbah cair dalam kolam yang menggunakan tanaman air terjadi proses penyaringan dan penyerapan oleh akar dan batang tanaman air, proses pertukaran dan penyerapan ion, dan tanaman air juga berperan dalam menstabilkan pengaruh iklim, angin, cahaya matahari dan suhu. (+usuf,%&&0).
Gambar #. Bioremediasi $ir
#able mengenai mekanisme bioremediasi air adalah, sebagai berikut
1.2.2
%ikroba yang %endegradasi &enyaa 'idrokarbon
enya$a hidrokarbon aromatis polisiklis (P2?) dalam minyak memiliki toksisitas yang cukup tinggi. 4fek toksik dari hidrokarbon yang terdapat dalam minyak berlangsung melalui larutnya lapisan lemak yang menyusun membran sel, sehingga menyebabkan hilangnya cairan sel atau kematian terhadap sel. *etahanan P2? di lingkungan dan toksisitasnya meningkat sejalan dengan peningkatan jumlah cincin benzenanya.
Beberapa
golongan
mikroorganisme
telah
diketahui
memiliki
kemampuan dalam memetabolisme P2?. Bakteri dan beberapa alga menggunakan dua molekul oksigen untuk memulai pemecahan cincin benzena P2? yang dikatalis oleh enzim dioksigenase untuk membentuk molekul cis-dihidrodiol. *ebanyakan jamur mengoksidasi P2? melalui pemberian satu molekul oksigen untuk membentuk senya$a oksida aren yang dikatalisis oleh sitokrom P-@C& monooksigenase. Pada jamur busuk putih, bila terdapat ?%!%, enzim lignin peroksidase yang dihasilkan akan menarik satu elektron dari P2? yang selanjutnya membentuk senya$a. 'incin benzena yang sudah terlepas dari P2? selanjutnya dioksidasi menjadi molekulmolekul lain dan digunakan oleh sel mikroba sebagai sumber energi.
Berikut ini merupakan jenis-jenis bakteri pendegradasi hidrokarbon pada minyak bumi yaitu a. Pseudomonas sp. Pseudomonas berbentuk batang dengan diameter &,C H 3 ,C H C,& mikrometer. Bakteri ini merupakan organisme gram negatif yang motilitasnya dibantu oleh satu atau beberapa flagella yang terdapat pada bagian polar. 2kan tetapi ada juga yang hampir tidak mampu bergerak. Bersifat aerobik obligat yaitu oksigen berfungsi sebagai terminal elektron aseptor pada proses metabolismenya. *ebanyakan sp.esies ini tidak bisa hidup pada kondisi asam pada p? @,C dan tidak memerlukan bahan bahan organik. Bersifat oksidasi negatif atau positif, katalase positif dan kemoorganotropik. "apat menggunakan ?% dan '! sebagai sumber energi. Bakteri pseudomonas yang umum digunakan sebagai pendegradasi hidrokarbon antara lain Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas stutzeri, dan Pseudomonas diminuta. alah satu faktor yang sering membatasi kemampuan bakteri Pseudomonas dalam mendegradasi senya$a hidrokarbon adalah sifat kelarutannya yang rendah, sehingga sulit mencapai sel bakteri. 2dapun mekanisme degradasi hidrokarbon di dalam sel bakteri Pseudomonas yaitu
I ekanisme degradasi hidrokarbon alifatik Pseudomonas
menggunakan
hidrokarbon
tersebut
untuk
pertumbuhannya.
Penggunaan hidrokarbon alifatik jenuh merupakan proses aerobik (menggunakan oksigen).
#anpa
adanya
!%,
hidrokarbon
ini
tidak
didegradasi.
angkah
pendegradasian hidrokarbon alifatik jenuh oleh Pseudomonas meliputi oksidasi molekuler (!%) sebagai sumber reaktan dan penggabungan satu atom oksigen ke dalam hidrokarbon teroksidasi.
I ekanisme degradasi hidrokarbon aromatik Banyak senya$a ini digunakan sebagai donor elektron secara aerobik oleh bakteri Pseudomonas. "egradasi senya$a hidrokarbon aromatik disandikan dalam plasmid atau kromosom oleh gen 3y14. Jen ini berperan dalam produksi enzim katekol %,:-
dioksigenase. etabolisme senya$a ini oleh bakteri dia$ali dengan pembentukan Protocatechuate atau catechol atau senya$a yang secara struktur berhubungan dengan senya$a ini. *edua senya$a ini selanjutnya didegradasi oleh enzim katekol %,:dioksigenase menjadi senya$a yang dapat masuk ke dalam siklus *rebs (siklus asam sitrat), yaitu suksinat, asetil *o2, dan piruvat. b
2rthrobacter sp.
Pada kultur yang masih muda 2rthrobacter berbentuk batang yang tidak teratur &,0 H ,% 3 H 0 mikrometer. Pada proses pertumbuhan batang segmentasinya berbentuk cocus kecil dengan diameter &,> H mikrometer. Jram positif, tidak berspora, tidak suka asam, aerobik, kemoorganotropik. emproduksi sedikit atau tidak sama sekali asam dan gas yang berasal dari glukosa atau karbohidrat lainnya. *atalase positif, temperatur
c.
optimum
%C
H
:&o'.
2cinetobacter sp.
emiliki bentuk seperti batang dengan diameter &, H ,> mikrometer dan panjang ,C- %,C mikrometer. Berbentuk bulat panjang pada fase stasioner pertumbuhannya. Bakteri ini tidak dapat membentuk spora. #ipe selnya adalah gram negatif, tetapi sulit untuk di$arnai. Bakteri ini bersifat aerobik, sangat memerlukan oksigen sebagai terminal elektron pada metabolisme. emua tipe bakteri ini tumbuh pada suhu %&-:&& ', dan tumbuh optimum pada suhu ::-:C& '. Bersifat oksidasi negatif dan katalase positif. Bakteri ini memiliki kemampuan untuk menggunakan rantai hidrokarbon sebagai sumber nutrisi, sehingga mampu meremidiasi tanah yang tercemar oleh minyak. Bakteri ini bisa menggunakan amonium dan garam nitrit sebagai sumber nitrogen, akan tetapi tidak memiliki pengaruh yang signifikan. "-glukosa adalah satusatunya golongan heksosa yang bisa digunakan oleh bakteri ini, sedangkan pentosa "-ribosa, "-silosa, dan -arabinosa juga bisa digunakan sebagai sumber karbon oleh beberapa strain.
c. Bacillus 5mumnya bakteri ini merupakan mikroorganisme sel tunggal, berbentuk batang pendek (biasanya rantai panjang). empunyai ukuran lebar ,&-,% Km dan panjang
:-C Km. erupakan bakteri gram positif dan bersifat aerob. 2dapun suhu pertumbuhan maksimumnya yaitu :&-C&o' dan minimumnya C-%&o' dengan p? pertumbuhan @,:-,:. Bakteri ini mempunyai kemampuan dalam mendegradasi minyak bumi, dimana bakteri ini menggunakan minyak bumi sebagai satu-satunya sumber karbon untuk menghasilkan energi dan pertumbuhannya. Pada konsentrasi yang rendah, bakteri ini dapat merombak hidrokarbon minyak bumi dengan cepat. 8enis Bacillus sp. yang umumnya digunakan seperti Bacillus subtilis, Bacillus cereus, Bacillus laterospor. 1.2.3
(ashing )il* +egiatan %embersihkan %inyak dari Pantai
Bioremediasi di lingkungan akuatik juga dapat dilakukan di tempat tambak. "alam hal ini digunakan campuran bakteri nitrifikasi dan bakteri denitrifikasi diantaranya Bacillus sp. dan accharomyces sp., serta campuran dari Bacillus sp., /itrosomonas sp. dan /irrosobacter sp. pada sistem budidaya udang sebagai agen bioremediasi senya$a metabolit toksik arnonia dan nitrit di tambak udang. Penggunaan
bakteri
nitirifikasi
dan
denitrifikasi
untuk
berfungsi
menjaga
keseimbangan senya$a nitrogen anorganik (amonia, nitrit dan nitrat) di sistem tambak. Pendekatan bioremediasi ini diharapkan dapat menyeimbangkan kelebihan residu senya$a nitrogen yang berasal dari pakan dan berupa dilepaskan berupa gas /% /%& ke atmosfer. Peran bakteri nitrifikasi adalah mengoksidasi amonia menjadi nitrit atau nitrat, sedangkan bakteri denitrifikasi akan mereduksi nitrat atau nitrit menjadi dinitrogen oksida (/%&) atau gas nitrogen (/%). Pemberian bakteri nitrifkasi dan denitrifkasi sebagai agen bioremediasi ke dalam tambak udang diharapkan dapat meningkatkan kemampuan bakteri yang berperan dalam proses remineralisasi unsur nitrogen dan membantu proses purifsi alarniah (selfpurification) dalam siklus nitrogen.
1.2.!
Bioenergi
*enaikan harga bahan bakar minyak dan menipisnya cadangan sumber minyak bumi di ndonesia menjadi penghambat dalam beberapa aspek. 2tas dasar masalah tersebut, maka diperlukan upaya untuk mencari sumber-sumber energi alternatif. alah satu potensi energi alternatif adalah limbah biomasa yang dihasilkan dari aktivitas produksi pertanian yang jumlahnya sangat besar. Biomasa bersifat mudah didapatkan, ramah lingkungan dan terbarukan. Potensi limbah biomassa terbesar adalah dari limbah kayu hutan, kemudian diikuti oleh limbah
padi,
jagung,
ubi kayu, kelapa, kelapa sa$it dan
tebu. "engan
mempertimbangkan potensi limbah pertanian dan penggunaannya di pedesaan, penelitian-penelitian energi terbarukan dalam hal pengelolaan konservasi energi dan penggunaan secara efisien adalah penting untuk dilakukan. 8agung (Lea mays) merupakan tanaman pangan yang penting di ndonesia. ehingga limbah batang dan daun jagung kering juga melimpah dan merupakan sumber masalah pencemaran lingkungan. !leh karena itu, untuk meminimalisir dampak pencemaran lingkungan oleh limbah jagung, pengembangan sumber energi dari limbah ini sangat penting dilakukan. elain murah dan dapat diperbaharui, pemanfaatan limbah jagung tidak menimbulkan polusi bahkan dapat menguranginya. Potensi pemanfaatan dan pengembangan sumber energi terbarukan tersebut diantaranya adalah sebagai berikut . Bahan bakar padat. ifat tongkol jagung memiliki kandungan karbon yang tinggi. "alam bentuk arang (char), efisiensi penggunaan energi tongkol jagung dapat ditingkatkan. Proses pembentukan arang (carbonization) menggunakan prinsip dasar proses pirolisa cepat1karbonasi cepat, dimana terjadi proses pembakaran pada suhu berkisar C&>&&o' dengan udara yang sangat terbatas.
%. 4thanol dan %,: butanadiol.
Biomasa mengandung selulosa dan hemiselulosa. Produk akhir dari hidrolisa selulosa adalah glukosa. Jlukosa dikenal sebagai gula dengan > gugus karbon (dapat difermentasi), sedangkan bagian hemiselulosa adalah "-3ylosa adalah gula dengan C gugus karbon. "-3ylosa adalah jumlah gula nomor dua terbanyak di alam dan bahan potensial untuk makanan dan bahan bakar. Jula hemiselulosa ("-3ylosa) dapat diperoleh dengan produktivitas 0&-&E dari 3ylan dengan asam atau hidrolisa enzimatik. Penggunaan "-3ylose pada produksi komersial dari zat-zat kimia bernilai ekonomis tinggi seperti ethanol, asam asetat, %,:-butanadiol, aseton, isopropanol dan n-butanol dengan menggunakan mikroorganisme. 4thanol dan %,: butanadiol merupakan bahan bakar alkohol yang berasal dari proses fermentasi gula atau molase. 4thanol mempunyai nilai energi %% 81kg, sedangkan %,:-butanediol nilai energinya @ 81kg. Giset dalam rangka mempelajari peranan mikroorganisme pada gula pentose masih dalam taraf pengembangan. Peneliti dari universitas Purdue-2 telah mengembangkan ragi dengan modifikasi genetika, dimana diharapkan dapat memfermentasikan selulosa menjadi etanol secara efisien. Gagi hasil rekayasa genetika paling tidak mampu menghasilkan lebih dari :&E etanol dari sejumlah bahan tanaman. #ujuannya adalah membuat etanol dengan harga yang kompetitif dengan bensin.
1.2.#
Bioremediasi $ir $sam ,ambang
2ir 2sam #ambang (22#) adalah istilah umum yang digunakan untuk menyebutkan lindian, rembesan atau aliran yang telah dipengaruhi oleh oksidasi alamiah mineral sulfida yang terkandung dalam batuan yang terpapar selama penambangan. 5ntuk menganggulangi air asam tambang ini biasanya menggunakan active dan passive treatment, yang masing-masing memiliki metode-metode sendiri. ecara teknis, limbah minyak bumi bisa dibersihkan menggunakan bakteri Bacillus sp. 'BB F0C. ementara limbah merkuri bisa menggunakan Pseudomonas
pseudomallei 'BB C%. edangkan fenol menggunakan khamir 'andida sp. 'BB >F dan Pseudomonas sp. "alam bidang pertanian, teknologi ini pernah di uji cobakan di embang. Pada daerah persa$ahan yang tercemar oleh limbah pabrik tekstil yang mengandung kadmium. 5nsur beracun terberat kedua setelah merkuri. etelah dibioremediasi dalam hitungan minggu, persa$ahan pun kembali dapat ditanami padi. 1.2.-
Pembuatan Biogas
Biogas adalah gas yang dihasilkan dari proses penguraian bahan-bahan organik oleh mikroorganisme pada kondisi langka oksigen (anaerob). *omponen biogas antara lain sebagai berikut M >& E '?@ (metana), M :0 E '!% (karbon dioksida) dan
M
%
E
/%,
!%,
?%,
N
Pembuatan
?%. Biogas
O Biogas dibuat dengan memanfaatkan kotoran ternak, karena itu dapat mengurangi pencemaran oleh kotoran ternak, dan sisa-sisa biogas dapat dimanfaatkan untuk pupuk O Prinsip pembuatan biogas adalah adanya dekomposisi bahan organik secara anaerobik (tertutup dari udara bebas) untuk menghasilkan gas yang sebagian besar adalah berupa gas metan (yang memiliki sifat mudah terbakar) dan karbon dioksida, gas inilah yang disebut biogas. Bakteri yang membantu pembentukan biogas OBakterifermentatif OBakteriasetogenik O Bakteri metana
Gambar -. Proses Pembuatan Biogas
*onversi limbah melalui proses anaerobik digestion dengan menghasilkan biogas memiliki beberapa keuntungan, yaitu •
Biogas merupakan energi tanpa menggunakan material yang masih memiliki manfaat termasuk biomassa sehingga biogas tidak merusak keseimbangan karbondioksida yang diakibatkan oleh penggundulan hutan (deforestation) dan perusakan tanah.
•
4nergi biogas dapat berfungsi sebagai energi pengganti bahan bakar fosil sehingga akan menurunkan gas rumah kaca di atmosfer dan emisi lainnya.
•
etana merupakan salah satu gas rumah kaca yang keberadaannya duatmosfer akan meningkatkan temperatur, dengan menggunakan biogas sebagai bahan bakar maka akan mengurangi gas metana di udara.
•
imbah berupa sampah kotoran he$an dan manusia merupakan material yang tidak bermanfaaat, bahkan bisa menngakibatkan racun yang sangat berbahaya. 2plikasi anaerobik digestion akan meminimalkan efek tersebut dan meningkatkan nilai manfaat dari limbah.
•
elain keuntungan energy yang didapat dari proses anaerobik digestion dengan menghasilkan gas bio, produk samping seperti sludge. eterial ini diperoleh dari sisa proses anaerobik digestion yang berupa padat dan cair. asing-masing dapat digunakan sebagai pupuk berupa pupuk cair dan pupuk padat.
Pustaka
Anonym. 2012. Bioteknologi Lingkungan. http://www.artikelbagus.com/2012/01/bioteknolgi-lingkungan.html Oktober 201!
(Diakses 2
"ya. t.t. Bioteknogi lingkungan. https://www.scrib#.com/search$ %uery&bioteknologi'lingkungan . (Diakses 2 Oktober 201! amungkas) *uci +osa. 201,. Penerapan Bioteknologi di Bidang Lingkungan. http://cacink252.blogspot.co.id/2013/04/berbagai-contoh-penerapanbioteknologi2!.ht"l. (Diakses 2 Oktober 201! unus. 2012. Bioteknologi Lingkungan. http://bengkelbiologi.blogspot.co.i#/2012/02/bioteknologi-lingkungan.html (Diakses 2 Oktober 201!
