Eksplorasi Bakteria indigen Pendegradasi Limbah Minyak Bumi di Wilayah PT Pertamina UBEP Limau Muara Enim

Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013

Eksplorasi Bakteria indigen Pendegradasi Limbah Minyak Bumi di Wilayah PT Pertamina UBEP Limau Muara Enim Bambang Yudono1, Sri Pertiwi Estuningsih2, M. Said3, Sabaruddin4, Adipati Napoleon5 E-mail:[email protected]

Abstrak. Penelitian ini bertujuan untuk mengeksplorasi bakteri indigen di Wilayah PT Pertamina UBEP Limau Muara Enim yang mampu mendegradasi limbah minyak bumi. Penelitian bakteri indigen pendegradasi limbah minyak bumi ini dilakukan secara bertahap yaitu isolasi, pemurnian, karakterisasi dan identifikasi bakteri isolat bakteri. Sampel berupa air, sludge dan tanah yang diambil dari lokasi penampungan limbah. Hasil penelitian ini diperoleh 10 isolat bakteri indigen yang mampu mendegradasi limbah minyak bumi, berdasarkan hasil identifikasi : 4 isolat bakteri tersebut termasuk ke dalam genera Pseudomonas, 4 isolat termasuk dalam genera Bacillus, 1 isolat termasuk genus Micrococcus dan 1 isolat masuk dalam genus Flavobacterium Kata kunci: isolasi, bakteri, indigen, pendegradasi limbah minyak bumi

PENDAHULUAN Limbah minyak bumi tersebut mengandung senyawa-senyawa hidrokarbon alifatik maupun aromatik yang mempunyai berat molekul tinggi (Sudrajat, 1996). Keberadaan senyawa-senyawa tersebut pada lingkungan akan menyebabkan kematian pada makhluk hidup, karena kurangnya oksigen, keracunan langsung dari bahan berbahaya dan beberapa senyawa hidrokarbon seperti naphthalen, anthrasen, serta phenanthren bersifat karsinogenik. Akibat jangka panjang dari pencemaran minyak adalah dapat menyebabkan terjadinya akumulasi senyawa hidrokarbon dalam senyawa lemak dan protein, sehingga menyebabkan larutnya lapisan lemak dan protein yang menyusun membran sel (Misran, 2002). Banyak cara yang dilakukan untuk mengatasi pencemaran lingkungan akibat limbah minyak bumi, salah satunya adalah dengan melibatkan agen biologis berupa mikroorganisme yang memiliki kemampuan mendegradasi senyawa hidrokarbon yang terdapat di dalam minyak bumi menjadi mineral-mineral yang lebih sederhana (Goenadi & Isroi, 2003). Secara alamiah proses pemulihan oleh mikroorganisme di suatu media tercemar

sudah terjadi dengan sendirinya, namun proses pemulihan tersebut terjadi sangat lambat karena pengaruh fisik, kimia dan biologis di lokasi pencemaran yang kurang atau tidak mendukung aktivitas mikroorganisme dalam mengurangi atau menghilangkan kadar bahan pencemar. Selain itu, jumlah dari bahan pencemar juga melebihi kemampuan mikroorganisme tersebut sehingga terjadi akulmulasi bahan pencemar (Anonima , 1992). Teknik pemulihan lahan tercemar oleh minyak bumi yang dilakukan dengan menggunakan kemampuan mikroorganisme dalam mendegradasi struktur hidrokarbon ini dikenal dengan istilah bioremediasi. Bioremediasi banyak digunakan dalam pemulihan pencemaran lingkungan akibat minyak bumi karena lebih efektif dan berwawasan lingkungan dibandingankan dengan metode pemulihan lingkungan baik secara fisika maupun kimiawi (Gritter et al. 1991 dalam Nugroho 2006). Salah satu mikroorganisme yang sering digunakan dalam proses bioremediasi dengan menggunakan mikroba yang paling dominan yang ditemukan pada lingkungan hidrokarbon (Bossert et al., 1984), yaitu bakteri yang memiliki kemampuan mendegradasi senyawa hidrokarbon untuk keperluan metabolisme dan

Semirata 2013 FMIPA Unila |127

Bambang Yudono: Eksplorasi Bakteria indigen Pendegradasi Limbah Minyak Bumi di

Wilayah PT Pertamina UBEP Limau Muara Enim

perkembangbiakannya disebut bakteri hidrokarbonoklastik/ bakteri petrofilik (Atlas & Bartha, 1997). Bakteri hidrokarbonoklastik dapat diperoleh dengan cara mengisolasi bakteri dari tempat yang mengandung hidrokarbon. Pemanfaatan bakteri hidrokarbonoklastik yang diisolasi langsung dari habitatnya (bakteri indigenous) sebagai agen pendegradasi hidrokarbon dapat mempersingkat waktu bioremediasi. Populasi bakteri pemecah hidrokarbon yang terdapat di suatu ekosistem penerima limbah hidrokarbon penyebarannya sangat luas terutama pada lingkungan yang tercemar minyak (Atlas & Bartha, 1997). Bakteri yang sudah diketahui dapat memecah hidrokarbon alifatik seperti etana, propana antara lain Mycobactrerium, Pseudomonas dan Flavobacterium. Adapun kelompok bakteri yang dapat mendegradasi hidrokarbon aromatik seperti naftalena adalah Pseudomonas, Bacillus dan Nocardia (Alexander, 1977). Untuk mendapatkan bakteri yang mampu mendegradasi limbah dari pengolahan minyak bumi dapat dilakukan dengan cara mengisolasi dari tempat tercemar limbah. Kemudian dilakukan suatu kegiatan seleksi, karakterisasi dan identifikasi terhadap isolat bakteri hidrokarbonoklastik yang didapat, selanjutnya dilakukan optimalisasi dan penggandaan bakteri hidrokarbonoklastik dari isolat yang didapat, sehingga nantinya dapat digunakan dalam proses bioremediasi. Kemampuan bakteri untuk mendegradasi suatu hidrokarbon dari limbah minyak bumi berbeda-beda, karena komposisi senyawa hidrokarbon yang terdapat di dalam minyak bumi berbeda antara satu tempat dengan tempat lainnya, sehingga perlu dilakukan isolasi terhadap bakteri yang bersifat hidrokarbonoklastik yang terdapat di lingkungan yang tercemar oleh limbah minyak bumi serta dilakukan identifikasi terhadap isolat yang didapat, berdasarkan

128|Semirata 2013 FMIPA Unila

karakteristik yang dimilikinya. Bakteri dilingkungan tercemar hidrokarbon minyak bumi mampu untuk melakukan degradasi hidrokarbon melalui kemampuan bakteri dalam melakukan metabolisme melalui enzim-enzimnya. Enzim tersebut berfungsi sebagai biokataliastor bagi reaksi-reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh bakteri pada saat biodegradasi hidrokarbon minyak bumi tersebut berlangsung (Atlas & Bartha, 1987). Berdasarkan Penelitian Bossert dan Bartha (1984), terdapat 22 genera bakteri yang hidup dilingkungan minyak bumi, isolat yang mendominasi terdiri dari beberapa genera yakni: Alcaligenes, Artrobacter, Acinetobacter, Nocardia, Achromobacter, Bacillus, Flavobacterium dan Pseudomonas. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat digunakan sebagai agen biologis dalam proses bioremediasi sehingga dapat membantu mengatasi pencemaran lingkungan yang diakibatkan oleh limbah industri minyak bumi. METODOLOGI Sampel yang digunakan sebagai sumber isolat diambil dari area yang terkontaminsi limbah minyak bumi di UBEB Limau Muara Enim, Sumatera Selatan. Pengambilan sampel dilakukan dengan metode Purposive Random Sampling dengan cara menentukan 5 stasiun yang terkontaminasi. Kemudian dari tiap-tiap stasiun diambil sampel sebanyak 1kg untuk sampel padat (tanah, lumpur dan sludge) dan 1l untuk sampel cair (air), lalu masingmasing sampel dikompositkan. SELEKSI Isolat yang telah didapat dari hasil pemurnian diseleksi berdasarkan kemampuan bertahan hidup dan tumbuh pada medium yang mengandung limbah minyak serta kemampuan untuk


menggunakan limbah minyak tersebut, seleksi dilakukan melalui dua tahap, yaitu: Seleksi Tahap 1: masing-masing isolat yang telah dimurnikan pada 10-15 ml medium Zobell agar dalam cawan petri diinokulasikan dengan metode gores, lalu disiapkan kertas saring yang telah diolesi dengan crude oil steril, diletakkan kertas saring tersebut diatas permukaan medium Zobell yang telah diinokulasi bakteri. Ukuran diameter kertas saring disesuaikan dengan diameter cawan petri. Kultur diinkubasi pada suhu kamar selama 5 hari. Tumbuhnya koloni isolat bakteri pada permukaan medium Zobell yang dioleskan crude oil berarti isolat bakteri tersebut mampu bertahan hidup dan tumbuh pada lingkungan yang mengandung minyak bumi (Widjajanti et al., 2006).

pada suhu 370C selama 2 x 24 jam, kemudian diamati koloni bakterinya (Widjajanti et al., 2006) .

Seleksi Tahap 2: Isolat yang lolos pada tahap seleksi 1 diinokulasikan pada medium Soeminarti. Diisi tabung reaksi dengan 10 ml medium Soeminarti, ditambahkan crude oil steril dengan menggunakan pipet tetes steril sebanyak 6 tetes pada permukaan medium tersebut. Kultur dinkubasi pada suhu kamar hingga terbentuknya lapisan pertumbuhan diantara fase media cair dan fase limbah yang menunjukkan isolat tersebut tumbuh dan mempunyai kemampuan menggunakan limbah minyak sebagai sumber karbon dan energi (Widjajanti et al., 2006).

Identifikasi Bakteri Berdasarkan karakter dari masingmasing isolat bakteri yang mampu mendegradasi hidrokarbon diidentifikasi dengan menggunakan Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology 8th edition dan Bergey”s Manual of Determinative Bacteriology 9th edition.

ISOLASI DAN PEMURNIAN Masing-masing sampel limbah dalam medium BHMS cair yang telah berubah warna menjadi keruh diencerkan mulai dari 10-1 sampai 10-6 dengan cara menghomogenkan 1 ml sampel dalam medium BHMS cair dengan 9 ml akuades steril dari pengenceran 10-1 diencerkan sampai 10-6. Kemudian dari masing-masing pengenceran 10-4, 10-5, dan 10-6 ditumbuhkan pada medium Zobell agar dengan metode pour plate dan inkubasi

Masing-masing pengenceran dari tiap sampel pada Zobell lempeng diamati koloni yang tumbuh dengan ciri berbeda. Koloni yang tumbuh dengan ciri berbeda dimurnikan dengan cara distreak pada medium Zobell Agar steril dalam cawan petri, lalu diinkubasi selama 2 x 24 jam pada suhu 370C. Teknik ini dilakukan secara berulang sampai diperoleh koloni yang diindikasikan murni. Koloni murni adalah koloni yang hanya terdiri dari satu jenis bakteri saja. Setelah mendapatkan koloni yang murni, selanjutnya isolat ditumbuhkan ke dalam medium Zobell Agar miring (Widjajanti et al., 2006).

HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil isolasi dan Pemurnia isolat bakteri pendegradasi hidrokarbon dari limbah minyak bumi PT Pertamina UBEP Limau Prabumulih didapatkan 22 Isolat bakteri, seperti tersaji pada Tabel 1. dibawah ini Tabel 1. Hasil Isolasi dan Pemurnian Isolat Bakteri dari Limbah Hidrokarbon Jenis Sampel Sludge

Jumlah Isolat 6

Air

11

Tanah Jumlah

5 22

Kode Isolat S1, S2, S3, S4, S5, S6 A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7,A8, A9, A10, A11 T1, T2, T3, T4, T5




Pada Tabel 1. menunjukkan bahwa Jumlah Isolat bakteri yang diperoleh dari sampel air dan sludge jumlahnya lebih banyak dibanding yang berasal dari tanah yang terkontaminasi limbah hidrokarbon minyak bumi. Hal ini diduga bahwa pada air dan sludge, hidrokarbon dalam bentuk terlarut sehingga lebih mudah dimanfaatkan oleh bakteri untuk tumbuh (Syakti, 2005). Beberapa senyawa hidrokarbon dari golongan aromatik memiliki massa yang rendah sehingga dapat larut dalam air. Timotius (1987) air merupakan bagian terbesar dalam sel. Nutrient terlarut dapat

mudah diserap oleh sel. Selain itu menurut Kadarwati (1985) substansi organik yang larut dalam air juga dapat menstimulasi aktifitas bakteri pendegradasi hidrokarbon. Substansi ini menyebabkan lapisan minyak dan air bercampur dengan baik. Sebaliknya isolat bakteri yang berasal dari sampel tanah, lebih sedikit hal ini disebabkan hidrokarbon yang terdapat pada sampel ini masih berupa padatan sehingga bakteri-bakteri tertentu saja yang mampu memanfaatkannya sebagai sumber karbon maupun energinya.

HASIL SELEKSI Hasil seleksi isolat bakteri tahap I dan Seleksi tahap II disajikan pada Tabel 2. Tabel 2. Isolat bakteri yang lolos Seleksi Tahap I dan Tahap II Sebelum Seleksi Seleksi Asal Isolat Keterangan seleksi Tahap I tahap II Air 11 11 5 A2,A3,A4,A7,A8 Tanah 5 5 3 T1,T2,T3 Sludge 6 6 2 S2,S3 Jumlah 22 22 10

Seleksi tahap I untuk mengetahui kemampuan bakteri untuk tumbuh dan bertahan pada lingkungan yang mengandung hidrokarbon. Pada tahap ini semua isolat bakteri yang diperoleh berhasil lolos pada tahap I. Bakteri yang mampu bertahan pada tahap ini, karena bakteri masih memperoleh nutrisi yang lengkap dari medium kultur yaitu medium Zobel dan sludge. Sedangakan pada tahap seleksi II hanya 10 jenis isolat bakteri yang bertahan, karena medium kultur yang digunakan adalah medium Soeminarti cair yang minim nutrisi dan tidak mengandung unsur karbon. Sumber karbon hanya berasal dari crude oil yang ditambahkan. Pada seleksi tahap II diperoleh isolat yang benarbenar mampu memanfaatkan hidrokarbon sebagai nutrisi dan energinya (bersifat petrofilik). Bakteri petrofilik mampu menghasilkan enzim yang berfungsi sebagai biokatalisator reaksi enzimatik proses biodegradasi hidrokarbon minyak 130|Semirata 2013 FMIPA Unila

bumi seperti alkana monooksidase, alkohol dehidrogenase, dan formaldehid dehidrogenase (Atlas et al., 1997). Satu molekul induser pada bakteri akan menstimulasi bakteri untuk memproduksi enzim alkana monooksigenase, enzim ini akan menyebabkan oksidasi awal dari hidrokarbon dan menghasilkan satu molekul alkohol, kemudian satu molekul induser menstimulasi bakteri untuk memproduksi enzim alkohol dehidrogenase, yang akan menyebabkan oksidasi alkohol untuk menghasilkan aldehid, selanjutnya satu molekul induser akan menstimulasi pembentukan enzim formaldehid dehidrogenase yang akan menyebabkan oksidasi dari aldehid dan menghasilkan asam lemak yang kemudian akan dioksidasi lagi menjadi CO2 dan energi . Karakterisasi bakteri

dan

Identifikasi

Isolat


Karakterisasi dan identifikasi dari kesepuluh isolat bakteri yang diperoleh dari area terkontaminasi limbah minyak bumi di PT Pertamina UBEB Limau Muara Enim, menunjukkan bahwa Isolat bakteri tersebut dapat dikelompokkan sebagai berikut : Isolat bakteri A2,A3,A4 dan A7 termasuk dalam genus Pseudomonas dengan karakteristik sel berbentuk batang, menunjukkan warna merah pada pewarnaan gram, tidak memiliki endospora serta tidak menghasilkan gas pada fermentasi karbohidrat. Holt et al., (1994) menyatakan bahwa Pseudomonas merupakan kelompok bakteri yang memiliki sel berbentuk batang, dalam bentuk tunggal atau kelompok. Berukuran 0,5 -1,0 x 1,5 -5,0 bersifat motil dengan letak flagella yang berlawanan merupakan bakteri gram negatif yang bersifat aerob. Katalase positif yang bisa hidup ditanah, air dan laut. Isolat dengan kode T2 adalah isolat bakteri genus Micrococcus, isolat ini memiliki karakteristik morfologi sel berbentuk kokus, bersifat gram positif dan

tidak memiliki endospora. Menurut Holt et al., (1994) Micrococcus mempunyai bentuk seperti bola dengan diameter 0,5- 3,5 um, sering ditemukan dalam bentuk tetrad atau kadang berkelompok tidak beraturan. Bersifat gram negatif, tidak membentuk spora, koloni biasanya berwarna kuning atau merah. Memproduksi asam dalam jumlah sedikit dalam fermentasi karbohidrat, dan tumbuh dalam media sederhana dengan baik pada suhu 25 -37oC. Isolat bakteri T1 termasuk kedalam genus Flavobacterium, isolat bakteri ini bersifat gram negatif, tidak menghasilkan endospora dan sel berbentuk batang menurut Buchanan dan Gibon (1974) Flavobakterium merupakan kelompok bakteri gram negatif, bentuk batang, bentuk koloni bulat tak beraturan, warna koloni putih mengkilat, ukuran koloni 0,2-1,6 um, pada umumnya non motil katalase dan oksidase positif secara detil hasil karakterisasi dan identifikasi disajikan dalam Tabel 3.

Tabel 3. Karakterisasi dan Identifikasi Isolat bakteri KARAKTERISTIK Pertumbuhan agar tegak Bentuk Pertumbuhan Pertumbuha pada agar miring n Pertumbuhan pada agar lempeng

Bentuk

Tepi Elevasi Warna Pertumbuhan Pertumbuha pada media cair n Bentuk sel dan sifat gram Endospora Indol H2S MR VP Sitrat Motilitas Macam uji Pati Biokimia Gelatin Urea Katalase Glukosa Sukrose Laktose Kelompok

Isolat A2 Enchinulate




Isolat A8 Filiform

Spreading

Plumose

Plumose

Plumose

Spreading

Bulat dengan tepian kerang Smooth Raised Putih

Bulat

Bulat

Entire Convex Kuning

Bulat dengan tepian kerang Undulate Convex Kuning

Smooth Convex Putih

Smooth Convex Kuning

Aerob

Aerob

Aerob

Aerob

Aerob

Basil (- ) Tidak ada + + + + + + Pseudomonas sp1

Basil (- ) Tidak ada + + + + + Pspseudomonas sp2

Basil (- ) Tidak ada + + + + + + + Pseudomonas sp3

Basil (- ) Tidak ada + + + + + + Pseudomonas sp4

Basil (+ ) ada + _ + + + + + -

Bulat

Bacillus sp1




Keterangan : (+)= Hasil uji positif (-)= Hasil uji negatif Tabel 4. Karakterisasi dan Identifikasi Isolat bakteri KARAKTERISTIK Pertumbuhan agar tegak Bentuk Pertumbuhan Pertumbuha pada agar miring n Pertumbuhan pada agar lempeng

Bentuk

Tepi Elevasi Warna Pertumbuhan Pertumbuha pada media cair n Bentuk sel dan sifat gram Endospora Indol H2S MR VP Sitrat Motilitas Macam uji Pati Biokimia Gelatin Urea Katalase Glukosa Sukrose Laktose Kelompok

Isolat T1 Villous

Isolat T2 Enchinulate

Isolat T4 Filiform

Isolat S1 Filiform

Isolat S3 Filiform

Spreading

Spreading

Plumose

Spreading

Spreading

Bulat dengan tepian timbul Undulate Raised Kuning Anaerob fakultatif Basil (- ) Tidak ada + + + + + + + Flavobacterium

Bulat dengan tepian timbul Undulate Raised Kuning

Bulat

Bulat

Entire Convex Kuning

Undulate Raised Putih

Bulat dengan tepian kerang Entire Raised Kuning

Aerob

Aerob

Aerob

Aerob

Kokus (+ ) Tidak ada + + + + + + Micrococcus

Basil (+ ) ada + + + + + + + Bacillus sp2

Basil (+ ) ada + + + + + + Bacillus sp3

Basil (+ ) ada + + + + + + + Bacillus sp4

Keterangan : (+)= Hasil uji positif (-)= Hasil uji negatif KESIMPULAN DAN SARAN Didapatkan 22 isolat bakteri dari lingkungan yang tercemar hidrokarbon minyak bumi dan kesemuanya mampu tumbuh serta bertahan hidup pada kondisi yang tercemar hidrokarbon minyak bumi, tetapi hanya 10 isolat yang mampu mendegradasi hidrokarbon minyak bumi. Hasil identifikasi dari ke 10 isolat bakteri petrofilik 4 isolat termasuk Pseudomonas, 4 isolat termasuk genera Bacillus, 1 isolat termasuk genus Micrococcus serta 1 isolat termasuk Flavobacterium. SARAN Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai kemampuan dari setiap isolat 132|Semirata 2013 FMIPA Unila

bakteri dalam mendegradasi hidrokarbon minyak bumi DAFTAR PUSTAKA Anonim. 1992. Penanganan Limbah dengan Bioremediasi. http://www.iec.or.id. 23 Januari 2009. Alexander, M. 1977. Introduction To Soil Microbiology .2nd. John Wiley and Sons. Toronto. xi + 467 p. Atlas, R.M. & Bartha, R. 1987. Transport dan Transformation of Petroleum Biologycal Processes. In Boesch, D.F. & Rabalais, N.N (eds). Long-Term Environmental Effects of Offshore Oil and Gas Development. Elsevier Applied Science Publishers, Ltd. New York.


Atlas, R.M & Bartha, R. 1997. Microbial Ecology: Fundamentals and Applications 4th ed. Benjamin Cumming Publishing, Co. Inc. Redwood City. California.

Misran, E. 2002. Aplikasi Teknologi Berbasiskan Membran dalam Bidang Bioteknologi Kelautan. Laporan Penelitian. Program Teknik Kimia Fakultas Teknik USU. Medan. 17 hlm.

Bossert, I. D., Kachel, W. M. & Bartha, R. 1984. Fate of Hydrocarbon During Oily Sludge Disposal in Soil. Appl. Environ. Microbiol. 4: 763-767

Nugroho, A. 2006. Biodegradasi sludge Minyak Bumi Dalam Skala Mikrokosmos: Simulasi Sederhana Sebagai Kajian Awal Bioremediasi land treatment. Makara Teknologi, VOL. 10, NO. 2: 82-89.

Buchanan, R.E. & N.E. Gibbons (CoE). 1974. Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology. 8th Ed. S.T. Cowan, J.G. Holt, J. Liston, R.G.E. Murray, C.F. Niven, A.W. Ravin & R.Y. Stanier (Eds). Baltimore. Goenadi, D.H. & Isroi. 2003. Aplikasi Bioteknologi Dalam Upaya Peningkatan Efisiensi Agribisnis Yang Berkelanjutan. Makalah Lokakarya Nasional Pendekatan Kehidupan Pedesaan dengan Perkotaan dalam Upaya Membangkitkan Pertanian Progresif, UPN. Yogyakarta. Holt, J. G., Noel, R. K., Peter, H. A., James, T. S. & Stanley, T. W. 1994. Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology. 9th. New York Lippincott Williams & Wilkins. 787 hlm.

Sudrajat. 1996. Karakeristik Limbah Minyak Bumi dan Pelaksanaan Bioremediasi. PPLH. Samarinda: 1-89 hlm. Syakti, A.D. 2005. Multi-Proses Remediasi Didalam Penanganan Tumpahan Minyak (Oil Spill) di Perairan Laut dan Pesisir. Dalam: Seminar Bioremediasi. http://www.pksplipb.or.id. 23 Januari 2009. Widjajanti, H., Munawar & Nafiah. 2006. Isolasi, Seleksi dan Karakterisasi Bakteri Hidrokarbonoklastik dari Limbah Cair Kegiatan Eksplorasi Minyak Bumi. Jurnal Pengelolaan Lingkungan & SDA. 6(4): 22-31.




134|Semirata 2013 FMIPA Unila

Eksplorasi Bakteria indigen Pendegradasi Limbah Minyak Bumi di Wilayah PT Pertamina UBEP Limau Muara Enim

Recommend Documents