1
I.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Fenol merupakan polutan aromatik berbahaya yang dapat ditemukan dalam limbah, antara lain dari instalasi kimia, bengkel logam, rumah sakit (Lee dkk, 1997; Al-Thani dkk, 2007), industri tekstil, pewarna, kilang minyak, dan farmasetikal (Tsai dkk, 2005; Prpich dan Daugulis, 2005; Mailin dan Firdausi, 2006). Fenol diketahui dapat mengganggu kesehatan dan dapat terabsorbsi tubuh melalui kontak dengan kulit, pernafasan dan pencernaan. Efek yang ditimbulkan dapat berupa chemical burn pada lokasi terjadinya kontak dengan fenol, keracunan sistemik, toksisitas reproduktif, dan dapat memicu tumor (Anonim, 2008). Mengingat bahaya yang dapat ditimbulkannya, maka diperlukan suatu pengolahan limbah untuk menurunkan kandungan senyawa fenol dan turunannya. Pengolahan limbah cair dapat menggunakan metode fisika, kimia, maupun biologi. Pengolahan limbah secara biologi (bioremediasi) memberikan alternatif yang murah dan ramah lingkungan karena hanya kemungkinan kecil menghasilkan produk samping (Al-Thani dkk, 2007), bahkan dapat mendegradasi polutan secara keseluruhan atau minimal mengubahnya menjadi bahan yang tidak berbahaya (Mahiuddin dkk, 2012). Hal tersebut dapat terjadi karena beberapa spesies mikroba dapat menggunakan fenol sebagai sumber karbon dan memecahnya
menjadi
CO2
(Amro
1
dan
Soheir,
2007).
2
Penelitian tentang bakteri yang berperan dalam degradasi fenol yang pernah dilakukan diantaranya tentang isolasi bakteri dari berbagai sumber dan uji kemampuan degradasinya terhadap fenol. Isolat bakteri pendegradasi fenol dapat diperoleh dari limbah industri dan pemukiman (Mailin dan Firdausi, 2006; Khuanmar dkk, 2007; Ying dkk, 2007; Movahedyan dkk, 2009; Chakraborty dkk, 2010), instalasi pengolahan limbah cair minyak serta tanah di area industri atau yang terkontaminasi limbah industri (Tsai dkk, 2005; Al-Thani dkk, 2007; Agarry dkk, 2009; Mohite dkk, 2010). Lingkungan yang tidak terkontaminasi fenol juga dapat menjadi sumber isolat bakteri pendegradasi fenol, diantaranya yaitu dari sedimen saluran drainase dan sungai (van Schie dan Young, 1998) serta dari tanah (Amro dan Soheir, 2007; Wang, 2007). Hasil biodegradasi suatu kontaminan dipengaruhi oleh struktur kimia kontaminan yang didegradasi maupun jumlah dan spesies mikroba yang terlibat dalam proses (Crawford, 2002). Salah satu anggota mikroba yang banyak terlibat dalam biodegradasi adalah bakteri. Secara umum bakteri di alam akan tumbuh dan membentuk biofilm, yaitu kumpulan bakteri yang terimobilisasi pada permukaan suatu substrat pada lingkungan cair. Kumpulan bakteri penyusun biofilm dapat berupa kultur tunggal maupun campuran (Davey dan O’toole, 2000). Bakteri yang membentuk biofilm memiliki beberapa kelebihan, diantaranya menjadikan bakteri mampu bertahan hidup dalam lingkungan yang kurang menguntungkan dan dapat menyebar membentuk koloni pada niche yang baru (Martinez dan Casadevall, 2007), serta meningkatkan degradasi senyawa rekalsitran, karena bakteri akan
3
saling berinteraksi dan saling melengkapi proses metabolik yang ada (Andersson, 2009). Penelitian yang pernah dilakukan tentang mikroba dalam pengolahan limbah, diantaranya yaitu tentang limbah dari perkotaan atau industri (Okubo, dkk, 2006), sementara penelitian lain lebih fokus pada aspek teknis atau fisiknya (Jolibois dan Guerbet, 2005; Nerenberg, 2005; Venugopalan dkk., 2005). Beberapa kajian tentang biofilm difokuskan pada biofilm yang menyebabkan kerugian, misalnya biofilm yang berkaitan dengan suatu penyakit atau penyebab kontaminasi peralatan medis (Møretrø dkk., 2003; Allegrucci dkk, 2006; Palmer dkk., 2006; Martinez dan Casadevall, 2007; Cerca dan Jefferson, 2008; Pompilio dkk., 2008). Kajian biofilm dalam pengolahan limbah yang pernah dilakukan diantaranya tentang pembentukan biofilm dalam limbah cair (Dumitru dkk., 2008), pembentukan biofilm oleh bakteri pendegradasi khlorobenzoat (Yoshida dkk., 2009) dan pembentukan biofilm pada berbagai material (Andersson dkk., 2008a). Berdasarkan uraian di atas, dapat diketahui bahwa di satu sisi terdapat fenol di lingkungan yang dapat menimbulkan bahaya bagi lingkungan maupun kesehatan, sehingga diperlukan teknologi pengolahan limbah fenol yang tepat. Di sisi lain, diketahui bahwa biofilm memiliki arti penting dan bermanfaat dalam pengolahan limbah cair karena terjadi interaksi antar bakteri dalam mendegradasi senyawa toksik dalam limbah. Oleh karena itu, perlu dilakukan kajian lebih lanjut tentang peran biofilm dalam pengolahan limbah cair toksik, dalam hal ini adalah fenol.
4
Sementara ini telah terdapat beberapa penelitian tentang bakteri pendegradasi fenol dan tentang biofilm, namun masih diperlukan adanya penelitian yang mengkaji tentang bakteri pendegradasi fenol sekaligus pembentuk biofilm. Sebagaimana dipaparkan oleh El-Sayed dkk. (2003) bahwa masih diperlukan informasi tentang bakteri dengan toleransi terhadap fenol yang tinggi dan aktivitas metabolisme yang tinggi. Oleh karena itu penelitian ini mengkaji potensi isolat bakteri yang diperoleh dari limbah cair rumah sakit dan tekstil serta dari tanah gambut dalam mendegradasi fenol sekaligus membentuk biofilm. Limbah cair rumah sakit dan tekstil serta tanah gambut dijadikan sebagai sumber isolat karena sumber-sumber tersebut merupakan lingkungan yang mengandung fenol, sehingga diduga juga mengandung bakteri dengan kemampuan degradasi fenol yang tinggi. Fenol dalam limbah cair rumah sakit berasal dari desinfektan dan residu obat-obatan, dalam limbah cari tekstil berasal dari pewarna, dan dalam tanah gambut berasal dari dekomposisi pohon-pohonan. Isolat-isolat yang diperoleh selanjutnya perlu dikaji lebih lanjut terkait kemampuannya dalam mendegradasi fenol dan membentuk biofilm. Selain itu, perlu dilakukan kajian lebih lanjut tentang faktor-faktor pendukung kemampuan degradasi fenol dan membentuk biofilm agar dapat berlangsung secara optimum, termasuk kajian material yang dapat dijadikan tempat atau permukaan penempelan biofilm serta mendukung daya survival isolat. Berdasarkan latar belakang tersebut maka rumusan masalah yang diajukan dalam penelitian ini adalah :
5
1. Apakah isolat bakteri pendegradasi fenol dan pembentuk biofilm dapat diperoleh dari limbah cair rumah sakit dan industri tekstil serta tanah gambut? 2. Bagaimana pengaruh variasi suhu, pH dan glukosa terhadap kemampuan isolat bakteri terpilih dalam mendegradasi fenol dan membentuk biofilm? 3. Dapat digolongkan dalam spesies atau genus apakah isolat bakteri terpilih yang diperoleh dari berbagai sumber tersebut? 4. Bagaimanakah perbandingan kemampuan untuk mendegradasi fenol dan membentuk biofilm antara isolat kultur tunggal dengan kultur campuran? 5. Material apakah yang paling baik sebagai pendukung pembentukan biofilm dan degradasi fenol?
Melalui penelitian ini diharapkan akan diperoleh isolat bakteri dari sumber alami/tidak
terkontaminasi
(tanah
gambut)
maupun
dari
sumber
fenol
artifisial/sumber terkontaminasi (limbah cair rumah sakit dan industri tekstil), yang mampu mendegradasi fenol dan membentuk biofilm. Selain itu juga dapat diketahui karakteristik morfologi, biokimiawi dan molekuler serta identifikasi isolat bakteri pendegradasi senyawa fenol dan pembentuk biofilm tersebut. Melalui penelitian ini juga dapat diketahui pengaruh faktor lingkungan terhadap kemampuan isolat bakteri dalam mendegradasi senyawa fenol dan membentuk biofilm, serta material terbaik yang dapat mendukung pembentukan biofilm dan degradasi fenol oleh isolat terpilih. Pada akhirnya isolat yang diperoleh dapat dimanfaatkan untuk peningkatan bioremediasi limbah fenol dan hasil kajiannya
6
dapat dimanfaatkan untuk mendesain sistem pengolahan limbah yang efektif dan efisisien.
1.2. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk : 1. Memperoleh isolat bakteri dari limbah cair rumah sakit dan industri tekstil serta tanah gambut yang memiliki kemampuan mendegradasi fenol dan membentuk biofilm. 2. Mendapatkan kondisi lingkungan (suhu, pH dan konsentrasi glukosa) yang optimum yang mendukung kemampuan isolat bakteri dalam mendegradasi fenol dan membentuk biofilm. 3. Mengidentifikasi isolat bakteri pendegradasi fenol dan pembentuk biofilm yang diperoleh dari berbagai sumber tersebut di atas. 4. Mengetahui kemampuan isolat unggul bakteri secara kultur tunggal maupun kultur campuran dalam mendegradasi fenol dan membentuk biofilm. 5. Mendapatkan material terbaik sebagai pendukung pembentukan biofilm dan degradasi fenol.
