TUGAS KELOMPOK

MIKROBIOLOGI INDUSTRI

BIOREMEDIASI

 

 OLEH:

KELOMPOK 2

1.      Muhammad Iqbal                                (1111205013)

2.      Putu Mutia Septiyaningsih                  (1111205031)

3.      Paramananda Jentrasaswin                  (1111205034)

4.      Ni Putu Ita Purnamayanti                    (1111205038)

5.      Gede Gora Adrista                              (1111205040)

6.      Farhandi Saputra                                 (1111205045)

7.      Eka Kadalora                                       (1111205048)

8.      Dwiyan Ricard Septianto Billy           (1111205055)

                                                                                    

TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS UDAYANA

2012

BAB I

PENDAHULUAN

1.1              Latar Belakang

Bioremediasi merupakan penggunaan mikroorganisme untuk mengurangi polutan di lingkungan. Saat bioremediasi terjadi, enzim-enzim yang diproduksi oleh  mikroorganisme memodifikasi polutan beracun dengan mengubah struktur kimia polutan tersebut, sebuah peristiwa yang disebut biotransformasi. Pada banyak kasus, biotransformasi berujung pada biodegradasi, dimanapolutan beracun terdegradasi, strukturnya menjadi tidak kompleks, dan akhirnya menjadi metabolit yang tidak berbahaya dan tidak beracun.

Pencemaran atau polusi bukanlah merupakan hal baru, bahkan tidak sedikit dari kita yang sudah memahami pengaruh yang ditimbulkan oleh pencemaran atau polusi lingkungan terhadap kelangsungan dan keseimbangan ekosistem. Polusi dapat didefinisikan sebagai kontaminasi lingkungan oleh bahan-bahan yang dapat mengganggu kesehatan manusia, kualitas kehidupan, dan juga fungsi alami dari ekosistem. Walaupun pencemaran lingkungan dapat disebabkan oleh proses alami, aktivitas manusia yang nota benenya sebagai pengguna lingkungan adalah sangat dominan sebaqai penyebabnya, baik yang dilakukan secara sengaja ataupun tidak.

Berdasarkan kemampuan terdegradasinya di lingkungan, polutan digolongkan atas dua golongan:

1. Polutan yang mudah terdegradasi (biodegradable pollutant), yaitu bahan seperti sampah yang mudah terdegradasi di lingkungan. Jenis polutan ini akan menimbulkan masalah lingkungan bilakecepatan produksinya lebih cepat dari kecepatan degradasinya.

2. Polutan yang sukar terdegradasi atau lambat sekali terdegradasi (nondegradable pollutanfJ, dapat menimbulkan masalah lingkungan yang cukup serius.

1.2              Rumusan Masalah

1.      Apa yang dimaksud dengan bioremediasi?

2.      Apa saja jenis-jenis bioremediasi?

3.      Apa keunggulan bioremediasi?

4.       Apa saja cara pengolahan Bioremidiasi berdasarkan lokasi?

5.      Apa saja optimasi bioremediasi lahan tercemar senyawa organik?

1.3              Tujuan

1.      Untuk mengetahui yang dimaksud dengan bioremediasi

2.      Untuk mengetahui jenis-jenis bioremediasi

3.      Untuk mengetahui keunggulan bioremediasi

4.      Untuk mengetahui cara Bioremidiasi berdasarkan lokasi

5.      Untuk mengetahui optimasi bioremediasi lahan tercemar senyawa organik

1.4              Manfaat

1.      Mampu memahami yang dimaksud dengan bioremediasi

2.      Memahami jenis-jenis bioremediasi

3.      Mengetahui keunggulan bioremediasi

4.      Memahami Bioremidiasi berdasarkan lokasi

5.      Mengetahui optimasi bioremediasi lahan tercemar senyawa organik

                                     

BAB II

PEMBAHASAN

2.1       Bioremediasi

Bioremediasi merupakan penggunaan mikroorganisme untuk mengurangi polutan di lingkungan. Saat bioremediasi terjadi, enzim-enzim yang diproduksi  oleh  mikroorganisme memodifikasi polutan beracun dengan mengubah struktur kimia polutan tersebut, sebuah peristiwa yang disebut biotransformasi. Pada banyak kasus, biotransformasi berujung pada biodegradasi, dimanapolutan beracun terdegradasi, strukturnya menjadi tidak kompleks, dan akhirnya menjadi metabolit yang tidak berbahaya dan tidak beracun.

Strain atau jenis mikroba rekombinan yang diciptakan di laboratorium dapat lebih efisien dalam mengurangi polutan. Mikroorganisme rekombinan yang diciptakan dan pertama kali dipatenkan adalah bakteri "pemakan minyak". Bakteri ini dapat mengoksidasi senyawa hidrokarbon yang umumnya ditemukan pada minyak bumi. Bakteri tersebut tumbuh lebih cepat jika dibandingkan bakteri-bakteri jenis lain yang alami atau bukan yang diciptakan di laboratorium yang telah diujicobakan. Akan tetapi, penemuan tersebut belum berhasil dikomersialkan karena strain rekombinan ini hanya dapat mengurai komponen berbahaya dengan jumlah yang terbatas. Strain inipun belum mampu untuk mendegradasi komponen-komponen molekular yang lebih berat yang cenderung bertahan di lingkungan.

2.2       Jenis-jenis bioremediasi

            Jenis-jenis bioremediasi adalah sebagai berikut:

1.      Biostimulasi

Nutrien 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 dalam air atau tanah tersebut.

2.      Bioaugmentasi

Mikroorganisme yang dapat membantu membersihkan kontaminan tertentu ditambahkan ke dalam air atau tanah yang tercemar. Cara ini yang paling sering digunakan dalam menghilangkan kontaminasi di suatu tempat. Namun ada beberapa hambatan yang ditemui ketika cara ini digunakan. Sangat sulit untuk mengontrol kondisi situs yang tercemar agar mikroorganisme dapat berkembang dengan optimal. Para ilmuwan belum sepenuhnya mengerti seluruh mekanisme yang terkait dalam bioremediasi, dan mikroorganisme yang dilepaskan ke lingkungan yang asing kemungkinan sulit untuk beradaptasi.

3.      Bioremediasi Intrinsik

Bioremediasi jenis ini terjadi secara alami di dalam air atau tanah yang tercemar.

Di masa yang akan datang, mikroorganisme rekombinan dapat menyediakan cara yang efektif untuk mengurangi senyawa-senyawa kimiawi yang berbahaya di lingkungan kita. Bagaimanapun, pendekatan itu membutuhkan penelitian yang hati-hati berkaitan dengan mikroorganisme rekombinan tersebut, apakah efektif dalam mengurangi polutan, dan apakah aman saat mikroorganisme itu dilepaskan ke lingkungan.

2.3       Keunggulan bioremediasi senyawa organik

Kunggulan memakai system biromediasi adalah Proses alami, mengubah molekul senyawa pencemar organik, bukan hanya memindahkan, biaya paling murah dibandingkan cara yang lain. Juga hasil akhir degradasi adalah gas karbon dioksida, air, dan senyawa-senyawa sederhana yang ramah lingkungan.

Alasan penggunaan perlakuan biologis adalah lebih murah karena dapat digunakan in-situ sehingga mengurangi beaya pengangkutan dan gangguan lingkungan. Kemudian Mikroba alami dapat digunakan.

Pelaku utama system ini adalah mikroorganisme yaitu bakteria, sianobakteria, dan fungi yang dikenal sebagai Remediasi oleh mikrobia.Penggunaan tanaman sebagai pelakunya dikenal Fitoremediasi. Dan ada juga penggunaan Mikroorganisme dan tanaman sekalian.

Keuntungan menggunakan mikrobia untuk mendegradasi senyawa pencemar organic adalah Jumlahnya banyak dan ada dimana-mana, Jalur metabolisme dalam aktivitas hidupnya dapat dimanfaatkan untuk mendegradasi senyawa pencemar organik dan mengubahnya menjadi senyawa yang lebih tidak berbahaya

Pertimbangan kimia dan mikrobiologis yang perlu dipertimbangkan antara lain: Apakah kontaminannya dapat terdegradasi secara biologis? Diantara senyawa yang mudah terdegradasi secara biologis adalah hidrokarbon minyak bumi sederhana, hidrokarbon aromatik (hingga 3 cincin), amina sederhana, ester, keton dan eter.

Senyawa pencemar organic yang secara potensial dapat diremediasi

Mudah didegradasi	Sedikit terdegradasi	Sulit terdegradasi	Umumnya tidak terdegradasi
BBM,minyak tanah	Kreosot, tars batubara	Pelarut terklorinasi (TCE) Beberapa pestisida dan herbisida	Dioxin
Keton dan alkohol	Pentakorofenol(PCP)		Bifenil terpoliklorinasi (PCB)
Aromatik monosiklik
Aromatik bisiklik (naftalena)

Pada bioremediasi mikrobial terdapat faktor-faktor utama yang menentukan yaitu Populasi mikroba, Konsentrasi nutrien, Pasokan oksigen, Suhu dan kelembaban.

Bioremediasi yang melibatkan mikroba terdapat 3 macam yaitu :

1. merangsang pertumbuhan mikroba endogenik (biostimulasi),

2. Menambahkan mikroba yang sudah beradaptasi pada daerah yang tercemar sehingga meningkatkan Kemampuan populasi mikroba endogen (bioaugmentasi) dalam biotransformasi,

3. Bioremidiasi tanpa campur tangan manusia (bioremediasi intrinsik).

Penerapan Bioremediasi

1. Lingkungan dibawah permukaan tanah

2. Air berminyak

2.4       Bioremidiasi berdasarkan lokasi terdapat 2 macam yaitu:

1.             Ex situ – pengolahan dilakukan di tempat lain sehingga perlu pemindahan

2.             In situ – pengolahan dilakukan di tempat pencemaran tanpa pemindahan

Bioremediasi Ex-Situ

Bioremediasi lahan yang tercemar senyawa organik secara ex-situ dapat dilakukan dengan cara landfarming dan bioreactor. Landfarming merupakan salah satu teknik bioremediasi yang dilakukan di permukaan tanah. Prosesnya memerlukan kondisi aerob,dapt dilakukan secara ex-situ dan in-situ. Beberapa faktor yang harus diperhatikan dalam melakukan teknik ini, yaitu kondisi lingkungan, sarana pelaksanaan dan biaya. Tanah tercemar untuk lokasi penerapan hendaknya memiliki konduktivitas hidrolik sedang seperti lanau ( loam) atau lanau kelempungan ( loam clay ). Apabila diterapkan pada tanah lempung dangan kandungan clay lebih dari 70% akan sulit dilaksanakan. Hal ini disebabkan sifat lempung yang mudah mengeras apabila terkena air.Walaupun kegiatan landfarming dapat dilaksanakan seacara in-situ dan ex-situ . Tetapi jika letak tanah tercemar jauh diatas muka air (water table) maka landfarming hanya dapat dilakukan secara in-situ.

Jenis bahan pencemar juga mempengaruhi bioremediasi. Pencemar yang tersusun atas bahan yang mempunyai penguapan rendah masih sesuai untuk ditangani secara landfarming. Bahan pencamar yang mudah menguap tidak cocok menggunakan teknik ini karena dilakukan secara terbuka. Sebaiknya kandungan TPH dibawah 10%. Ketersediaan lahan dan alat berat untuk menggali juga menentukan teknik landfarming yang digunakan. Kondisi lingkungan, iklim tempat kegiatan landfarming sanag mempengaruhi proses. Panas yang terik dapat mengakibatkan tanah capat mengering, maka kelembaban harus selalu dijaga dengan penyiraman. Sebaiknya pada musim hujan, tanah jenuh air, sehinggga menghambat biodegradasi pencemar karena aerasi terhambat.

Sarana yang harus disediakan adalah lahan pengolah, pengendali limpahan air, pengendali resapan, dan sarana pemantau. Lahan pengolah untuk menampung tanah tercemar dan tempat pengolahan landfarming dilaksanakan. Pengendali limpahan air, terutama berfungsi saat musim hujan, untuk menjaga kemungkinan terjadinya pencemaran baru akibat limpahan air tercampur polutan. Pengendali resapan terletak di dasar lahan pengolah, biasanya berupa lapisan clay yang dipadatkan sampai bersifat kedap air (liner). Pengendali yang lebih baik adalah lapisan plastik geomembran HDPE (High Density Polyethylene). Sarana pemantau berupa alat pemantau gas, udara, cuaca, air tanah dan sebagainya.

Pada teknik Landfarming yang dilaksanakan secara ex-situ, tanah tercemar yang diambil dari lokasi yang tercemar dibersihkan terlebih dahulu dari batu-batu dan bahan lain. Selanjutnya tanah dicampur dengan nutrien dan pHnya diatur. Penambahan nutrient juga disebut biostimulation. Pada jenis tanah tertentu, perlu ditambahkan bahan penyangga berupa serbuk gergaji, kompos, atau bahan organik lain untuk meningkatkan porositas dan konduktivitas hidrolik. Setelah tercampur, tanah ditebarkan di lahan pengolah. Hamparan tanah selalu dijaga kelembabannya agar kandungan air kurang lebih 15%. Secara periodik, lapisan tanah dibajak agar tanah mendapat aerasi yang cukup. Penambahan O2 juga disebut bioventing. Apabila diperlukan pada periode tertentu, juga diberi nutrisi agar proses biodegradasi cepat berlangsung. Selain penambahan nutrien dan O2, juga dapat ditambah inokulum mikroba. Nutrien umumnya adalah pupuk NPK/urea dan sumber karbon yang mudah didegradasi. Dari hasil uji dapat menurunkan TPH sampai 49% Selama kegiatan landfarming, secara periodik dilakukan monitoring untuk mengamati kandungan pencemar, aktivitas mikroba, dan pengaruhnya terhadap lingkungan.

Bioreaktor

Bioreaktor atau dikenal juga dengan nama fermentor adalah sebuah peralatan atau sistem yang mampu menyediakan sebuah lingkungan biologis yang dapat menunjang terjadinya reaksi biokimia dari bahan mentah menjadi bahan yang dikehendaki. Reaksi biokimia yang terjadi di dalam bioreaktor melibatkan organisme atau komponen biokimia aktif (enzim) yang berasal dari organisme tertentu, baik secara aerobik maupun anaerobik. Sementara itu, agensia biologis yang digunakan dapat berada dalam keadaan tersuspensi atau terimobilisasi. Contoh reaktor yang menggunakan agensia terimobilisasi adalah bioreaktor dengan unggun atau bioreaktor membran.

Komponen utama bioreaktor terdiri atas tangki, sparger, impeller, saringan halus atau baffle dan sensor untuk mengontrol parameter. Tanki berfungsi untuk menampung campuran substrat, sel mikroorganisme, serta produk. Volume tanki skala laboratorium berkisar antara 1 – 30 L, sedangkan untuk skala industri dapat mencapai lebih dari 1 000 L. Sparger terletak di bagian bawah bioreaktor dan berperan untuk memompa udara, dan mencegah pembentukan gelembung oksigen. Impeller berperan dalam agitasi dengan mengaduk campuran substrat dan sel. Impeller digerakkan oleh rotor. Baffle juga berperan untuk mencegah terjadinya efek pusaran air akibat agitasi yang dapat mengganggu agitasi yang seharusnya. Sensor berperan untuk mengontrol lingkungan dalam bioreaktor. Kontrol fisika meliputi sensor suhu, tekanan, agitasi, foam, dan kecepatan aliran. Sedangkan, kontrol kimia meliputi sensor pH, kadar oksigen, dan perubahan komposisi medium.

Bioreaktor biasanya terbuat dari bahan stainless steel karena bahan tersebut tidak bereaksi dengan bahan-bahan yang berada dalam bioreaktor sehingga tidak menggangu proses biokimia yang terjadi. Selain itu, bahan tersebut juga anti karat dan tahan panas. Selain itu, bioreaktor juga harus dapat menciptakan lingkungan yang optimum bagi mikroorganisme ataupun reaksi yang diinginkan maka diperlukan pengontrolan. Parameter yang biasa dikontrol pada bioreaktor adalah suhu, pH, substrat (sumber karbon dan nitrogen), aerasi, dan agitasi.

Perancangan bioreaktor adalah suatu pekerjaan teknik yang cukup kompleks. Pada keadaan optimum, mikroorganisme atau enzim dapat melakukan aktivitasnya dengan sangat baik. Keadaan yang mempengaruhi kinerja agensia biologis terutama temperatur dan pH. Untuk bioreaktor dengan menggunakan mikroorganisme, kebutuhan untuk hidup seperti oksigen, nitrogen, fosfat, dan mineral lainnya perlu diperhatikan. Pada bioreaktor yang agensia biologisnya berada dalam keadaan tersuspensi, sistem pengadukan perlu diperhatikan agar cairan di dalam bioreaktor tercampur merata (homogen). Seluruh parameter ini harus dimonitor dan dijaga agar kinerja agensia biologis tetap optimum.

Untuk bioreaktor skala laboratorium yang berukuran 1,5-2,5 L umumnya terbuat dari bahan kaca atau borosilikat, namun untuk skala industri, umunya digunakan bahan baja tahan karat (stainless steel) yang tahan karat. Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi kontaminasi senyawa metal pada saat fermentasi terjadi di dalamnya. Bahan baja yang mengandung < 4% kromium disebut juga baja ringan, sedangkan bila kadar kromium di dalamnya >4% maka disebut stainless steel. Bioreaktor yang umum digunakan terbuat dari bahan baja 316 yang mengandung 18% kromium, 2-2,5% molibdenum, dan 10% nikel. Bahan yang dipilih harus bersifat non-toksik dan tahan terhadap sterilisasi berulang-ulang menggunakan uap tekanan tinggi. Untuk mencegah kontaminasi, bagian atas biorektor dapat ditambahkan dengan segel aseptis (aseptic seal) yang terbuat dari campuran metal-kaca atau metal-metal, seperti O-ring dan gasket. Untuk meratakan media di dalam bioreaktor digunakan alat pengaduk yang disebut agitator atau impeler. Sementara itu, untuk asupan udara dari luar ke dalam sistem biorektor digunakan sistem aerasi yang berupa sparger. Untuk bioreaktor aerob, biasanya digunakan kombinasi sparger-agitator sehingga pertumbuhan mikrooganisme dapat berlangsung dengan baik.

Pada bagian dalam bioreaktor, dipasang suatu sekat yang disebut baffle untuk mecegah vorteks dan meningkatkan efisiensi aerasi. Baffle ini merupakan metal dengan ukuran 1/10 diameter bioreaktor dan menempel secara radial di dindingnya. Bagian lain yang harus dimiliki oleh suatu bioreaktor adalah kondensor untuk mengeluarkan hasil kondensasi saat terjadi sterilisasi dan filter (0,2 μm) untuk menyaring udara yang masuk dan keluar tangki. Untuk proses inokulasi kultur, pengambilan sampel, dan pemanenan, diperlukan adanya saluran khusus dan pengambilannya harus dilakukan dengan hati-hati dan aseptis agar tidak terjadi kontaminasi. Untuk menjaga kondisi dalam bioreaktor agar tetap terkontrol, digunakan sensor pH, suhu, anti-buih, dan oksigen terlarut (DO). Apabila kondisi di dalam sel mengalami perubahan, sensor akan memperingatkan dan harus dilakukan perlakuan tertentu untuk mempertahankan kondisi di dalam bioreaktor. Misalkan terjadi perubahan pH maka harus ditambahkan larutan asam atau basa untuk menjaga kestabilan pH. Penambahan zat ini dapat dilakukan secara manual namun juga dapat dilakukan secara otomatis menggunakan bantuan pompa peristaltik. Selain asam dan basa, pompa peristaltik juga membantu penambahan anti-buih dan substrat ke dalam bioreaktor.

Jenis-jenis bioreaktor

Berdasarkan tingkat aseptis maka sistem bioreaktor terbagi menjadi 2, yaitu bioreaktor sistem non aseptis (untuk pengolahan limbah) dan bioreasktor sistem aseptis (untuk produksi sel dan produksi metabolit). Untuk bioreaktor sistem aseptis diperlukan sterilisasi bioreaktor pada suhu dan tekanan yang tinggi. Sedangkan, berdasarkan pemberian substrat maka sistem fermentasi dalam bioreaktor terbagi menjadi tiga, yaitu batch fermentation, continous batch fermentation, dan fed batch fermentation. Pada batch fermentation, makanan hanya diberikan satu kali saja kemudian produk dipanen. Pada continous batch fermentation, makanan diberikan terus menerus. Pada fed batch fermentation, makanan diberikan kemudian produk dipanen, makanan yang baru diberikan sebelum makanan pertama yang diberikan habis. Lalu, bila kita melihat sistem aerasinya, bioreaktor dibagi menjadi bioreaktor stirred tank, bubble column, dan loop airlift. Prinsip stirred tank bioreactor adalah menghasilkan aerasi dengan menggunakan agitasi mekanis, yaitu dengan impeller. Pada bubble column bioreactor, udara dalam bentuk gelembung dimasukkan ke media melalui sparger untuk aerasi. Sedangkan, pada loop airlift bioreactor, udara dan media disirkulasi bersamaan melalui kolom yang dimasukkan ke dalam kolom lain.

Produksi skala besar

Untuk melakukan produksi skala besar menggunakan bioreaktor dibutuhkan proses peningkatan skala (scale up). Parameter kinetik merupakan acuan dalam peningkatan skala bioreaktor. Parameter kinetik dalam bioreaktor ialah pengaturan suhu, pH, aerasi, agitasi, dan agen antifoam. Pengaturan suhu dalam bioreaktor dilakukan dengan cara pemompaan air dingin ke bagian jaket bioreaktor. Pengaturan pH dilakukan dengan cara pemberian asam seperti HCl dan basa seperti NaOH. Agitasi dalam bioreaktor dibutuhkan untuk homogenisasi isi bioreaktor dan aerasi dalam bioreaktor. Jika organisme dalam bioreaktor bersifat aerob maka udara (oksigen) harus dimasukkan ke dalam bioreaktor. Udara dalam bioreaktor dimasukkan melalui sparger yang berada di bawah. Dalam proses aerasi dan agitasi kadang-kadang dihasilkan foam yang dapat mengganggu reaksi biokimia dalam bioreaktor. Oleh karena itu, dibutuhkan agen antifoam untuk mencegah terjadinya foam. Agen antifoam yang umunya dipakai dapat berupa minyak sawit ataupun tween.

Aplikasi

Awalnya bioreaktor hanya digunakan untuk memproduksi ragi, ekstrak khamir, cuka, dan alkohol. Namun, alat ini telah digunakan secara luas untuk menghasilkan berbagai macam produk dari makhluk hidup seperti antibiotik, berbagai jenis enzim, protein sel tunggal, asam amino, dan senyawa metabolit sekunder lainnya. Selain itu, suatu senyawa juga dapat dimodifikasi dengan bantuan mikroorganisme sehingga menghasilkan senyawa hasil transformasi yang berguna bagi manusia. Pengolahan limbah buangan industri ataupun rumah tangga pun sudah dapat menggunakan bioreactor untuk memperoleh hasil buangan yang lebih ramah lingkungan

Composting

Teknik bioremediasi lahan dengan sistem Composting,bahan-bahan yang tercemar dicampur dengan bahan organik padat yang relatif mudah terombak, dan diletakkan membentuk suatu tumpukan. Bahan organik yang dicampurkan dapat berupa limbah pertanian, sampah organik, atau limbah gergajian. Untuk mempercepat perombakan kadang-kadang diberi pupuk N, P, atau nutrien anorganik lain. Bahan yang telah dicampur sering ditumpuk membentuk barisan yang memanjang, yang disebut “windrow”. Selain itu dapat juga ditempatkan dalam wadah yang besar/luas dan diberi aerasi, khusus untuk bahan yang tercemari bahan kimia berbahaya. Aerasi diberikan melalui pengadukan secara mekanis atau menggunakan alat khusus untuk memberikan aerasi. Kelembaban bahan campuran tetap dijaga. Setelah diinkubasikan terjadi pertumbuhan mikroba, dan suhu tumpukan meningkat mencapai 50-60oC. Meningkatnya suhu dapat meningkatkan perombakan bahan oleh mikroba. Metode composting telah digunakan misalnya untuk mengatasi tanah yang terkontaminasi klorofenol. Pada skala lapangan menunjukkan bahwa dengan metode ini dapat menurunkan konsentrasi bahan peledak TNT, RDX, dan HMX dalam sedimen yang tercemar oleh bahan-bahan tersebut.

Teknik biopile merupakan pengembangan dari teknik pengomposan. Biopile merupakan salah satu teknik bioremediasi ex-situ yang dilakukan di permukaan tanah. Teknik ini juga disebut sebagai aerated compost pile. Oleh karena aerasi pada pengomposan terjadi secara alami, sedangkan pada biopile menggunakan pompa untuk menginjeksikan oksigen ke dalam tumpukan tanah tercemar yang diolah. Proses biodegradasi dipercepat dengan optimasi pasokan oksigen, pemberian nutrien dan mikroba serta pengaturan kelembaban.

Biopile merupakan teknik penanggulangan lahan tercemar yang mirip dengan landfarning. Pada teknik landfarming, aerasi diberikan dengan cara membolak-balik tanah dengan cara dibajak, sedangkan pada biopile aerasi diberikan menggunakan peralatan. Pada biopile ada dua cara pemberian aerasi. Pertama dengan pompa penghisap untuk memasukkan oksigen dari udara ke lapisan tanah, dan yang ke-dua menggunakan blower untuk menginjeksikan udara ke dalam tanah.

Bioremediasi In-Situ

Teknologi bioremediasi dapat dilakukan dengan cara:

1. Bioremediasi terekayasa meliputi:

Biostimulasi

Nutrien (phosphor, Nitrogen) 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 dalam air atau tanah tersebut. Keberadaan sejumlah kecil bahan pencemar juga dapat difungsikan sebagai pemicu untuk mengaktifkan enzim. Biostimulasi (stimulasi populasi mikroba asli dalam tanah dan/ atau air) . Teknik Biostimulasi dapat dilakukan dengan penambahan oksigen melalui cara:

-          Bio-venting: pemompaan udara dan nutrisi melalui sumur injeksi.

-          Air Sparging: pemompaan udara untuk meningkatkan aktifitas degradasi oleh mikroba.

-          Injeksi Hidrogen Peroksida : menggunakan sprinkler atau pemipaan.

-          Sumur Ekstraksi : Untuk mengeluarkan air tanah yang kemudian ditambah nutrisi dan oksigen dan dimasukkan kembali ke dalam tanah melalui sumur injeksi.

-          Biostimulasi dapat juga dengan penambahan oksigen dan nutrient secara bersamaan.

Kombinasi bioremediasi ex-situ dan in-situ :

Dalam cara ini aktifitas mikrobia penghuni tanah ditingkatkan

Bioaugmentasi

Mikroorganisme yang dapat membantu membersihkan kontaminan tertentu ditambahkan ke dalam air atau tanah yang tercemar. Cara ini yang paling sering digunakan dalam menghilangkan kontaminasi di suatu tempat. Namun ada beberapa hambatan yang ditemui ketika cara ini digunakan. Sangat sulit untuk mengontrol kondisi situs yang tercemar agar mikroorganisme dapat berkembang dengan optimal. Para ilmuwan belum sepenuhnya mengerti seluruh mekanisme yang terkait dalam bioremediasi, dan mikroorganisme yang dilepaskan ke lingkungan yang asing kemungkinan sulit untuk beradaptasi.

2. Bioremediasi Alami(apa adanya)

Yaitu bioremediasi Intrinsik

Bioremediasi jenis ini terjadi secara alami di dalam air atau tanah yang tercemar

2.5       Optimasi bioremediasi lahan tercemar senyawa organik

Untuk mengoptimalkan dan mempercepat biodegradasi senyawa pencemar yang ada di dalam air dan tanah dapat digunakan mikroba yang telah beradaptasi dan digabungkan dengan:

1.       Menjamin ketersediaan air (kadar air antara 30-80%) .

2.      Menambahkan nutrisi (nitrogen, fosfor, sulfur) .

3.      Menjamin ketersediaan oksigen.

(jika tipe degradasi aerobik) 2-3 kg oksigen per kg hidrokarbon yang didegradasi.

4.      Menjamin pH moderat – Tidak terlalu masam maupun basa, antara 6-9.

5.      Menjamin suhu yang moderat - 10^o - 40^oC.

6.      Penambahan enzim, katalis kimia untuk mendegradasi senyawa-senyawa limbah.

7.      Penambahan surfaktan (detergen).

Kelemahan perlakuan biologis

Kadang-kadang tidak efektif di beberapa lokasi karena toksisitas pencemar seperti Logam, Senyawa organik berkhlor dan Garam-garam anorganik.

Waktu yang diperlukan :

in situ perlu waktu bervariasi antara 1 - 6 tahun.

ex situ antara 1-7 bulan.

BAB III

PENUTUP

3.1              Kesimpulan

Bioremediasi adalah penggunaan mikroorganisme untuk mengurangi polutan di lingkungan. Bioremediasi bisa dibedakan berdasarkan objeknya yaitu bioremediasi lingkungan dibawah permukaan tanah dan air yang berminyak. Berdasarkan tempatnya dibedakan ex-situ dan in-situ. Ex-situ bisa dipakai untuk bioremediasi bawah permukaan tanah dimana tanah yang tercemar di pindahkan kesebuah lokasi pengolahan limbah secara bioremediasi. In-situ bisa digunakan untuk bioremediasi bawah permukaan tanah dan air yang berminyak, dimana pengolahannya langsung di tempat pencemaran. Berdasarkan jenis polutan dari bioremediasi dibedakan yaitu senyawa organic dan senyawa anorganic. Pada senyawa organic bioremediasinya terdiri atas landfarming, bioreaktor, biostimulan, bioaugmentasi, Injeksi Hidrogen Peroksida, sumur ekstraksi, air sparging dan composting. Pada senyawa an organic berdiri bisa dilakukan dengan bioremediasi biosorpsi, bio leaching dan fitoremediasi.

DAFTAR PUSTAKA

1.      http://id.wikipedia.org/wiki/Bioremediasi

2.      Munir, E.2006. Pemanfaatan mikroba dalam bioremediasi : suatu teknologi alternatif untuk pelestarian lingkungan.Pengukuhan Profesor, FMIPA USU. Medan

3.      Pagoray, H.2009. BIOSTIMULASI DAN BIOAUGMENTATIONUNTUK BIOREMEDIASI LIMBAH HIDROKARBON SERTA ANALISIS KEBERLANJUTAN. Disertasi S3. IPB.Bogor

4.      Priyanto, B dan Prayitno, J. 2002. Fitoremediasi sebagai Sebuah Teknologi Pemulihan Pencemaran, Khususnya Logam Berat. Makalah.IPB.Bogor

5.      Sarwoko Mangkoedihardjo, S.2005.Seleksi Teknologi Pemulihan untuk Ekosistem Laut tercemar Minyak Remediation Technologies Selection for Oil-Polluted Marine Ecosystem. Seminar Nasional Teori dan Aplikasi Teknologi Kelautan ITS.Surabaya.