APLIKASI BIOLOGI TERAPAN DALAM PENGOLAHAN LIMBAH/ MENGATASI MASALAH LINGKUNGAN (BIOREMIDIASI)APLIKASI BIOLOGI TERAPAN DALAM PENGOLAHAN LIMBAH/ MENGATASI MASALAH LINGKUNGAN (BIOREMIDIASI)

Defenisi

•       Remediasi merupakan tindakan/ upaya yang bertujuan untuk memulihkan kembali suatu lingkungan yang telah tercemar.

•       Bioremediasi didefinisikan sebagai proses penguraian limbah organik/anorganik polutan secara biologi dalam kondisi terkendali dengan tujuan mengontrol atau bahkan mereduksi bahan pencemar dari lingkungan.

PRINSIP BIOREMEDIASI

•       Bioremediasi merupakan proses yang memanfaatkan makhluk hidup terutama mikroorganisme (bakteri dan jamur) sebagai agen bioremediasi.

•       Saat bioremediasi terjadi, enzim-enzim yang diproduksi oleh mikroorganisme memodifikasi polutan beracun dengan mengubah struktur kimia polutan tersebut melalui peristiwa 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.

•       Mikroorganisme yang digunakan dapat berupa indigenus mikroorganisme yang berasal dari daerah yang terkontaminasi yang kemudian dikembangkan sebagai biostimulasi atau bioaugmentasi.

Efektifitas bioremidiasi

•       Bioremediasi menjadi efektif jika mikroorganisme melakukan kontak secara enzimatis dengan polutan dan merubahnya menjadi bahan yang tidak berbahaya.

•       Efektifitas bioremediasi tercapai jika kondisi lingkungan mendukung pertumbuhan dan aktivitas mikroba.

PERKEMBANGAN TEKNOLOGI BIOREMEDIASI

•       Saat ini, bioremediasi telah berkembang pada pengolahan limbah buangan yang berbahaya (senyawa-senyawa kimia yang sulit untuk didegradasi), yang biasanya dihubungkan dengan kegiatan industri.

•       Bidang bioremediasi saat ini telah didukung oleh pengetahuan yang lebih baik mengenai bagaimana polutan dapat didegradasi oleh mikroorganisme, identifikasi jenis-jenis mikroba yang baru dan bermanfaat, dan kemampuan untuk meningkatkan bioremediasi melalui teknologi genetik.

•       Banyak aplikasi-aplikasi baru menggunakan mikroorganisme untuk mengurangi polutan yang sedang diujicobakan.

•       Polutan-polutan tersebut antara lain logam-logam berat, petroleum hidrokarbon, dan senyawa-senyawa organik terhalogenasi seperti pestisida, herbisida, dan lain-lain.

•       Teknologi genetik molekular sangat penting untuk mengidentifikasi gen-gen yang mengkode enzim yang terkait pada bioremediasi.

•       Karakterisasi dari gen-gen yang bersangkutan dapat meningkatkan pemahaman tentang bagaimana mikroba-mikroba memodifikasi polutan beracun menjadi tidak berbahaya.

•       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”.

•       Akan tetapi, penemuan tersebut belum berhasil dikomersialkan karena strain rekombinan ini hanya dapat mengurai komponen berbahaya dengan jumlah yang terbatas.

•       Strain juga belum mampu mendegradasi komponen-komponen molekular yang lebih berat yang cenderung bertahan di lingkungan.

•       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. 

Tiga teknologi bioremidiasi

•      Wastewater treatment

•      Groudwater clean-up

•      Turning wastes into energy

Wastewater treatment
(Pengolahan limbah cair)

•      Langkah-langkahnya:

–      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.

–     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.

•      Ilmuwan telah menemukan bakteri yang disebut Candidatus brocadia-anammoxidans yang memiliki kemampuan untuk mendegradasi ammonium pada suasana anaerob (sebagian besar produk yang terdapat dalam urin).

•       Penting sekali untuk menghilangkan amonium dalam limbah cair sebelum air dialirkan ke sungai atau laut karena kadar ammonium yang terlalu tinggi memberikan dampak negatif bagi lingkungan,

Groudwater clean-up

•      Kasus yang biasanya terjadi adalah tumpahan gasolin, dimana tumpahan tersebut mencemari air dalam tanah.

•      Hal ini dapat ditangani dengan mengkombinasikan antara bioremidiasi ex situ (bagian atas permukaan tanah) dan bioremidiasi in-situ (di dalam tanah).

Bioremidiasi ex-situ

•      Bioremediasi Ex-Situ merupakan metode dimana mikroorganisme diaplikasikan pada tanah atau air terkontaminasi yang telah dipindahkan dari tempat asalnya.

•      Minyak dan gas dipompa keluar ke permukaan tanah menggunakan bioreaktor 

•      Di dalam bioreaktor terdapat bakteri yang tumbuh pada biofilm

•      Bakteri ini mendegradasi polutan pupuk

•      Nutrien dan oksigen harus ditambahkan pada bioreaktor

Teknik ex-situ terdiri atas

•      Landfarming

•      Composting

•      Biopiles

•      Bioreactor: dengan menngunakan aquaeous reaktor pada tanah atau air yang terkontaminasi.

Landfarming:

•      Caranya : tanah yang terkontaminasi digali dan dipindahkan ke lahan khusus yang secara periodik diamati sampai polutan terdegradasi.

•      Teknik landfarming tidak memerlukan sistem aerasi dengan blower dan sistem pemipaan.

•      Kebutuhan oksigen dipenuhi melalui udara yang masuk ke pori-pori tanah dan melalui pembalikan atau pengadukan tanah secara berkala

•      Pada teknik ini juga dilakukan penambahan nutrisi-nutrisi, penjagaan kelembaban dan perlakuan-perlakuan lain untuk meningkatkan aktivitas mikroba dalam mendegradasi senyawa-senyawa pencemar.

Composting:

•      teknik pemulihan lingkungan dengan melakukan kombinasi antara tanah terkontaminasi dengan tanah yang mengandung pupuk atau senyawa organik yang dapat meningkatkan populasi mikroorganisme.

Biopiles:

•      merupakan perpaduan antara landfarming dan composting.

•      Dikenal juga dengan istilah biocells, bioheaps, biomounds dan compost pile

Caranya :

•      dengan menumpuk tanah-tanah yang terkontaminasi dan menstimulasi aktivitas mikroba dengan memperhatikan aerasinya, menambahkan nutrisi-nutrisi, menjaga kelembaban dan perlakuan-perlakuan lain untuk meningkatkan aktivitas mikroba dalam mendegradasi senyawa-senyawa pencemar.

Bioreactor:

•      dengan menngunakan aquaeous reaktor pada tanah atau air yang terkontaminasi.