Bioremediasi Lahan Terkontaminasi Minyak Bumi Dengan Menggunakan Bakteri Bacillus cereus Pada Slurry Bioreaktor Disusun oleh: Eko Yudie Setyawan Rizki Dwi Nanto
2308 100 512 2308 100 543
Dosen Pembimbing : Ir. Nuniek Hendrianie, MT NIP. 195711111986012001
Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M. Eng. NIP. 195907301986032001
LABORATORIUM PENGOLAHAN LIMBAH INDUSTRI JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
Latar Belakang • Indonesia adalah salah satu penghasil minyak bumi terbesar di dunia • Dalam UU No. 23/1997 dan PP No. 18/1999 disebutkan bahwa limbah minyak bumi termasuk kategori bahan berbahaya dan beracun (B3) • Usaha penanggulangan pencemaran akibat tumpahan minyak bumi secara konvensional hasilnya kurang memuaskan 1
Batasan Masalah • Teknologi bioremidiasi yang digunakan adalah slurry bioreaktor • Jenis mikroba yang digunakan dalam proses bioremediasi adalah Bacillus cereus • Tanah tercemar tumpahan minyak bumi,berasal dari lokasi pengeboran minyak PT.PERTAMINA EP, Ledok – Cepu • Pengaruh aktivitas bakteri Bacillus cereus terhadap kadar TPH (Total Petroleum Hidrokarbon) dan BTEX (Benzene, Toluene, Ethyl Benzene, Xylene) sebagai kontaminan yang terkandung dalam tanah tercemar minyak bumi 2
Tujuan Penelitian Mengetahui pengaruh mikroba Bacillus cereus terhadap proses bioremidiasi dalam mereduksi kadar TPH (Total Petroleum Hidrokarbon) dan BTEX (Benzene, Toluene, Ethyl Benzene, Xylene) sebagai kontaminan yang terkandung dalam tanah tercemar minyak bumi
3
Manfaat Penelitian • Memberikan informasi untuk pemecahan masalah pencemaran lingkungan oleh minyak bumi dengan penerapan teknologi bioremediasi • Mendapatkan alternatif teknologi pengolahan limbah dengan sistem Slurry Bioreaktor untuk mengatasi pencemaran lingkungan akibat tumpahan minyak bumi
4
Tinjauan Pustaka
Minyak bumi merupakan hasil pelapukan fosil tumbuhan dan hewan yang terpendam jutaan tahun
Sumber pencemaran lingkungan oleh minyak bumi : •
Rembesan limbah alam
•
Rembesan dan tumpahan minyak bumi akibat kecelakaan
•
Pembuangan limbah minyak bumi 5
Bioremediasi Remediasi : Proses perbaikan Bioremediasi suatu proses penguraian atau degradasi secara biologis suatu polutan yang beracun menjadi senyawa lain yang lebih sederhana dan tidak beracun Kelebihan bioremediasi
Kelemahan bioremediasi
•Dapat dilaksanakan di lokasi/di luar lokasi •Sistem biologi adalah sistem yang murah •Masyarakat dapat menerima dengan baik •Ramah lingkungan •Menghapus resiko jangka panjang
•Tidak semua bahan kimia dapat diolah secara bioremediasi •Membutuhkan pemantauan yang intensif •Membutuhkan lokasi tertentu •Berpotensi menghasilkan produk yang tidak dikenal 6
Bioremediasi Konsep pengembangan perancangan bioremediasi dapat dilakukan dengan dua cara :
Ex situ
In situ
7
Bioremediasi
Slurry Phase : Bejana besar digunakan sebagai “bio-reactor” yang mengandung tanah, air, nutrisi dan udara untuk membuat mikroba aktif guna mendegradasi senyawa pencemar.
Landfarming : Tanah terkontaminasi dipindahkan dan disebar di permukaan lapangan kemudian diperlakukan dengan penambahan bakteri, air,dan nutrisi.
8
Slurry Bioreaktor Gas keluar Tanah terkontaminasi
Pengaduk
mikroa
Nutrien
Saluran keluar cairan
Udara masuk
Saluran keluar tanah 9
Bioremediasi Faktor-faktor yang mendukung proses Bioremediasi Temperatur
Nutrien
pH
Oksigen
Kadar air
10
Bioremediasi Beberapa jenis bakteri pendegradasi hidrokarbon yang efektif di lingkungan alami :
Pseudomonas aeruginosa Pseudomonas putida Bacillus subtilis Bacillus cereus Bacillus laterospor
11
Biodegradasi Fraksi Aromatik Benzena O2 Katekol O2 Asam mukonat H2O Asam β - ketoadipat Asam suksinat
H2O, koenzim A
Asam trikarboksilat
Degradasi Aerobik dari senyawa kimia BTEX
12
Bioremediasi Baku mutu hasil bioremediasi tanah tekontaminasi minyak bumi : Parameter analisa limbah* pH TPH Benzene Toluene Ethylbenzene Xylene
Satuan
Nilai akhir hasil olahan
μg/g μg/g μg/g μg/g μg/g
6.0 - 9.0 10000 1 10 10 10
*) Hasil analisa, nilai konsentrasi (μg/g) ditentukan dalam berat kering
13
Metodologi Penelitian Variabel Penelitian : a. Kondisi Operasi Temperatur PH Rasio (C : N : P) Agitasi Aerasi
: 25oC – 45oC :6–9 : (12 : 1 : 0,1) : 100 rpm : Memenuhi DO (dissolved oxygen) diatas 2 mg/l
b. Variabel Konsentrasi mikroba: (5%, 10%, 15%)(v/v) dengan populasi bakteri (105 – 108 sel/ml) 14
Metodologi Penelitian Prosedur Penelitian :
Tahap Persiapan ~ Pengembangan Kultur ~ Peremajaan Bakteri ~ Preparasi Tanah Proses Bioremediasi Tahap Analisa Hasil Bioremediasi ~ Analisa Temperatur, pH, DO (dissolved oxygen) ~ Analisa kadar C, N, P total ~ Analisa MLVSS ~ Analisa TPH (Total Petroleum Hidrokarbon) ~ Analisa BTEX (Benzene, Toluene, Ethyl Benzene, Xylene) 15
Skema Tahap Penelitian Ukur kadar C- org, N, P, TPH, BTEX
Tanah kontaminan Screening Mixing Air (Aquadest)
Inokulum Ukur pH, Temperatur, DO, Populasi bakteri, TPH, MLSS, MLVSS, BTEX
Bioremediasi
Nutrien Udara
Pemisahan Tanah hasil bioremidiasi Analisa Hasil
Ukur kadar TPH, BTEX
16
Proses Bioremediasi
Mixing Tanah Kontaminan
8 mesh Screening
Inokulum Slurry Bioreaktor
17
Hasil Penelitian Dan Pembahasan
Grafik IV.1 Perbandingan nilai TPH pada penambahan bakteri Bacillus cereus
Grafik IV.2 Perbandingan % Biodegradasi TPH dengan penambahan bakteri Bacillus cereus
Grafik IV.3 % Biodegradasi TPH pada akhir proses bioremediasi
18
Hasil Penelitian Dan Pembahasan 12000
80000
9000
40000
6000
20000
3000
y = 690.4x + 1142.
MLVSS BC (mg/l)
TPH (ug/g)
y = -793.7x + 60336 60000
0
0 0
7
14
21
Waktu (hari) TPH "A"
MLVSS "A"
Linear (MLVSS "A")
Linear (TPH "A")
Grafik IV.4 Perbandingan nilai (MLVSS Bacillus Grafik IV.5 Hubungan TPH ” 5% (v/v)” (ug/g) dan MLVSS Bacillus cereus ” 5% (v/v)” (mg/l) cereus dan TPH) vs waktu pada penambahan terhadap waktu (hari) pada fase log Bacillus cereus 5% (v/v)
19
Hasil Penelitian Dan Pembahasan 80000
16000
12000
40000
8000
20000
4000
y = 750x + 5428.
0
MLVSS BC (mg/l)
TPH (ug/g)
y = -1986.x + 60514 60000
0 0
7
14
Waktu (hari) TPH "B"
MLVSS "B"
Linear (MLVSS "B")
Linear (TPH "B")
Grafik IV.6 Perbandingan nilai (MLVSS Bacillus Grafik IV.7 Hubungan TPH ” 10% (v/v)” (ug/g) cereus dan TPH) vs waktu pada penambahan dan MLVSS Bacillus cereus ” 10% (v/v)” (mg/l) terhadap waktu (hari) pada fase log Bacillus cereus 10% (v/v)
20
Hasil Penelitian Dan Pembahasan 80000
24000
TPH (ug/g)
18000
40000
12000
20000
6000
y = 1071.x + 8142.
0
MLVSS BC (mg/l)
y = -1778x + 55600
60000
0 0
7
14
Waktu (hari) TPH "C"
MLVSS "C"
Linear (MLVSS "C")
Linear (TPH "C")
Grafik IV.8 Perbandingan nilai (MLVSS Bacillus Grafik IV.9 Hubungan TPH ” 15% (v/v)” (ug/g) dan MLVSS Bacillus cereus ” 15% (v/v)” (mg/l) cereus dan TPH) vs waktu pada penambahan terhadap waktu (hari) pada fase log Bacillus cereus 15% (v/v)
21
Hasil Penelitian Dan Pembahasan
Benzene (ug/g)
40 30 20 10 0 0
63
32 Waktu (hari) 0% (v/v)
5% (v/v)
10% (v/v)
15% (v/v)
Grafik IV.10 Konsentrasi benzene vs waktu pada tiap variabel penambahan Bacillus cereus
Grafik IV.11 Konsentrasi toluene vs waktu pada tiap variabel penambahan Bacillus cereus
22
Hasil Penelitian Dan Pembahasan
Grafik IV.12 Konsentrasi ethylbenzene vs waktu Grafik IV.13 Konsentrasi xylene vs waktu pada pada tiap variabel penambahan Bacillus cereus tiap variabel penambahan Bacillus cereus
23
Hasil Penelitian Dan Pembahasan
Grafik IV.14 Perbandingan % Biodegradasi BTEX dengan penambahan bakteri Bacillus cereus
24
Kesimpulan Bioremediasi dengan metode Slurry Bioreaktor dapat dimanfaatkan untuk mendegradasi senyawa hidrokarbon minyak bumi Semakin besar penambahan konsentrasi bakteri Bacillus cereus maka nilai MLVSS, % biodegradasi TPH, % biodegradasi BTEX semakin meningkat Dari segi mereduksi TPH, yang terbaik adalah bioreaktor dengan penambahan Bacillus cereus 15% (v/v), yaitu sebesar 84,82% Dari segi % biodegradasi BTEX, yang terbaik adalah bioreaktor dengan penambahan Bacillus cereus 15% (v/v), yaitu berturut-turut sebesar 97,86%; 79,34%; 75,03%; 59,25% 25
Saran Pengaduk pada reaktor harus selalu dikontrol agar selalu stabil, karena pengadukan yang terlalu cepat menyebabkan bakteri kesulitan untuk mendapatkan suplai oksigen yang merata Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai aktivitas mikroorganisme, karakteristik dan interaksi antar mikroorganisme untuk mengetahui pengaruhnya terhadap degradasi senyawa hidrokarbon pada proses bioremediasi dengan menggunakan Slurry Bioreaktor
26
