X. BIOREMEDIASI TANAH Kompetensi: Menjelaskan rekayasa bioproses yang digunakan untuk bioremediasi tanah
A. 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 5060oC. 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.
B. Biopile 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. TANAH TERCEMAR MINYAK BUMI Pengolahan limbah sludge minyak bumi menggunakan teknik bioremediasi eks-situ. Pada teknik ini, lapisan dasar lahan harus disiapkan agar mencegah terjadinya infiltrasi. Penyiapan lapisan dasar harus menggunakan lapisan tanah liat dan geomembran serta dilengkapi sistem drainase. Lindi yang keluar dari tempat bioremediasi harus ditampung untuk kemudian diolah sebagai limbah cair. Tahapan bioremediasi adalah sebagai berikut: Penyiapan lokasi. Lapisan tanah dipadatkan dengan ketebalan minimal 60 cm dan permeabilitas K< 10-7m/detik atau jenis lapisan sintetis lain yang mempunyai karakteristik sama. Selanjutnya dilapisi dengan geomembran dengan ketebalan 1,5-2,0 mm, lapisan gravel 30 cm, dan penutup sementara.
Tahapan bioremediasi Limbah sludge minyak bumi yang diolah, maksimal mengandung minyak 20% berat, dicampur dengan tanah bulking agent sampai rata. Perbandingan antara materi pencampur (tanah dan bulking agent lain) dengan limbah sludge maksimal 3:1. Agar terjaga kelembabannya maka dicampur dengan air yang sudah diperkaya nutrien untuk pertumbuhan bakteri. Mikroba atau bakteri perombak minyak bumi dapat ditambahkan ke dalam air pencampur untuk mempercepat proses dan untuk menjamin terjadinya penurunan TPH (Total Petroleum Hydrocarbon). Penggunaan bakteri perombak minyak bumi sebaiknya menggunakan bakteri lokal yang diisolasi dari lokasi atau tempat lain di Indonesia. Penggunaan bakteri impor hanya diizinkan apabila bakteri tersebut termasuk GMO (genetically modified microorganism) dan harus mendapat persetujuan dari Departemen Pertanian. Melakukan pengamatan terhadap penurunan kandungan minyak atau dalam bentuk TPH Untuk meyakinkan terjadinya proses biodegradasi dapat dilakukan dengan pengukuran terhadap pertumbuhan jumlah bakteri dalam tanah dan transformasi nitrogen. Proses bioremediasi limbah sludge lebih baik dilakukan pada kondisi aerob, sehingga perlu suplai oksigen. Kelembaban perlu dijaga agar tidak terlalu basah dan tidak terlalu kering. Pengolahan
secara
bioremediasi
dinyatakan
layak
apabila
berhasil
menurunkan kadar minyak sebesar 70% dari total kandungan minyak sebelum proses dalam waktu 4 bulan, dan menurunkan kandungan petroleum hidrokarbon dengan C< 9 sebesar 80% dari total kandungan C< 9 sebelum proses dalam waktu 4 bulan.
Limbah padat sisa bioremediasi Limbah padat sisa bioremediasi dapat ditimbun ke dalam landfill dan atau dimanfaatkan. Landfilling harus sesuai tata cara landfill yang diatur pemerintah.
KRITERIA DESAIN BIOREMEDIASI
Biopile Secara umum dilakukan
pencampuran bahan terlebih dahulu, kemudian
diproses biopile dan hasil proses biopile dilakukan revegetasi.
Urutan proses biopile adalah sebagai berikut: •
Diberi aerasi menggunakan pipa-pipa
•
Diberi mikroba pendegradasi bahan pencemar
•
pH diatur dengan pemberian kapur
•
Diberi tambahan nutrien NPK
•
Diberi bulking agent untuk menggemburkan tanah
•
Diberi tanah pencampur untuk menurunkan kandungan bahan pencemar
•
Dari hasil uji dapat menurunkan TPH sampai dibawah 1% dalam waktu 1 bulan
C. Landfarming Salah satu teknik penerapan bioremediasi adalah menggunakan teknik landfarming.
Landfarming
sering
juga
disebut
dengan
landtreatment
atau
landapplication. Cara ini merupakan salah satu teknik bioremediasi yang dilakukan di permukaan tanah. Prosesnya memerlukan kondisi aerob, dapat dilakukan secara in-situ maupun ex-situ. Landfarming merupakan teknik bioremediasi yang telah lama digunakan, dan banyak digunakan karena tekniknya sederhana. Beberapa faktor yang perlu diperhatikan dalam melakukan teknik ini, yaitu kondisi lingkungan, sarana, pelaksanaan, sasaran dan biaya. Kondisi lingkungan, kondisi tanah yang tercemar, pencemar, dan kemungkinan pelaksanaan teknik landfarming. Tanah tercemar; untuk lokasi penerapan, tanah hendaknya memiliki konduktivitas hidrolik sedang seperti lanau (loam) atau lanau kelempungan (loamy clay). Apabila diterapkan pada tanah lempung dengan kandungan clay lebih dari 70% akan sulit dilaksanakan. Hal ini disebabkan sifat lempung yang mudah mengeras apabila terkena air. Kegiatan landfarming dapat dilakukan secara ex-situ maupun in-situ. Namun bila letak tanah tercemar jauh diatas muka air (water table) maka landfarming dapat dilakukan secara in-situ.
Pencemar; pencemar yang tersusun atas bahan yang mempunyai penguapan rendah masih sesuai untuk ditangani secara labdfarming. Bahan pencemar yang mudah menguap tidak cocok menggunakan teknik ini karena dilakukan secara terbuka. Sebaiknya kandungan TPH dibawah 10%.
Kemungkinan pelaksanaan; kemudahan kerja diantaranya apabila tersedia lahan, alat berat untuk menggali dan meratakan tanah, serta kondisi lingkungan yang mendukung. Apabila ini dipenuhi, maka memungkinkan untuk diterapkan teknik landfarming secara ex-situ.
Kondisi lingkungan; iklim di lingkungan tempat kegiatan landfarming sangat mempengaruhi proses. Panas yang terik dapat mengakibatkan tanah cepat mengering, maka kelembaban harus selalu dijaga dengan penyiraman. Sebaliknya pada musim hujan, tanah menjadi terlalu jenuh air, sehingga menghambat biodegradasi pencemar karena aerasi terhambat.
Skema perlakuan landfarming pada prepared bed reactor
Sarana; 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.
Teknis pelaksanaan landfarming Apabila 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. Dari data hasil monitoring dapat diketahui waktu penyelesaian proses landfarming.
