Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013
Potensi Tanaman Rumput Sebagai Agen Fitoremediasi Tanah Terkontaminasi Limbah Minyak Bumi Sri Pertiwi Estuningsih1 , Juswardi1 , Bambang Yudono2 , Resa Yulianti1 1. Jurusan Biologi, 2. Jurusan Kimia FMIPA Univesritas Sriwijaya E-mail:
[email protected] Abstrak. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan beberapa jenis rumput dalam fitoremediasi limbah minyak bumi pada berbagai konsentrasi limbah. Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) berpola faktorial yang terdiri dari 2 faktor perlakuan yaitu konsentrasi limbah minyak bumi dan jenis rumput diperoleh 20 kombinasi perlakuan dengan 2 kali ulangan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa rumput F. acuminata, . Rumput F. acuminata dan C. kyllingia masih dapat tumbuh dengan baik pada konsentrasi limbah 2,5%; C. dactylon pada konsentrasi 5% dan E. indica pada konsentrasi 7,5%. Rumput E. indica pada konsentrasi 7,5% mempunyai berat basah tertinggi yaitu 125,1 g dengan penurunan nilai TPH 6,19%. Karakter morfologi rumput akibat penambahan limbah minyak bumi pada media adalah daun mengalami klorosis, tepi dan pucuk daun mengkerut dan terjadi reduksi panjang akar. Kata kunci: fitoremediasi, rumput, limbah minyak bumi
PENDAHULUAN Kebutuhan minyak bumi terus mengalami peningkatan seiring dengan tingginya kebutuhan energi fosil sebagai akibat kemajuan teknologi dan kebutuhan hidup manusia. Hal ini menyebabkan meningkatnya kegiatan produksi minyak bumi. Selain menghasilkan produk minyak mentah (crude oil), produksi minyak bumi juga menghasilkan limbah minyak bumi. Limbah minyak bumi yang mencemari tanah dapat merusak lingkungan, mengganggu kesehatan manusia serta mahluk hidup lainnya. Oleh karena itu untuk mencegah penyebaran dan penyerapan minyak ke dalam tanah perlu dilakukan pengelolaan dan pengolahan pada tanah yang terkontaminasi minyak bumi. Oleh karena itu diperlukan metode pengolahan limbah yang bisa digunakan secara efisien dan ramah lingkungan. Salah satu metode alternatif pengolahan limbah tersebut adalah fitoremediasi. Fitoremediasi didefinisikan sebagai teknologi pembersihan, penghilangan atau pengurangan polutan berbahaya, seperti logam berat, pestisida, dan senyawa organik
beracun dalam tanah atau air dengan menggunakan bantuan tanaman. Proses fitoremediasi pada tumbuhan, dapat dilakukan melalui beberapa mekanisme yaitu: fitoekstraksi, rizofiltrasi, fitodegradasi, fitostabilisasi, fitovolatilisasi (Priyanto & Prayitno 2000: 1). Faktor-faktor yang mempengaruhi keberhasilan fitoremediasi yaitu kemampuan daya akumulasi berbagai jenis tanaman untuk berbagai jenis polutan dan konsentrasi; sifat kimia dan fisika, serta sifat fisiologi tanaman; jumlah zat kimia berbahaya; mekanisme akumulasi dan hiperakumulasi ditinjau secara fisiologi, biokimia, dan molekular; serta penggunaan konsentrasi limbah yang tepat sangat menentukan keberhasilan pada proses fitoremediasi (Kurniawan 2008: 2). Pemanfaatan rumput Cynodon dactylon (L.) Pers., Cyperus kyllingia Endl., Eleusine indica (L.) Gaertn., dan Fimbristylis acuminata Vahl dalam fitoremediasi karena diduga tumbuhan ini mampu mengurangi pencemaran hidrokarbon pada tanah. Hal ini berdasarkan penelitian Aprill & Sims (1990 dalam Alexander 1994: 335) yang menggunakan campuran 8 jenis rumput Semirata 2013 FMIPA Unila |365
Sri Pertiwi Estuningsih1, dkk: Potensi Tanaman Rumput Sebagai Agen Fitoremediasi Tanah Terkontaminasi Limbah Minyak Bumi
yang ditumbuhkan di tanah tercemar limbah. Hasil penelitian menunjukkan, PAH terdegradasi pada kawasan yang ditanami 8 jenis rumput daripada kawasan yang tidak ditanami rumput. Hal ini diperkuat dengan penelitian Gunther et.al (1996: 3) bahwa tanah tercemar yang ditanami rumput ryegrass memperlihatkan pengurangan senyawa Hidrokarbon, seperti n-alkana (C10, C14, C18, C22, dan C24), heksadekana, fenantren, antrasen, floranten, dan piren sebesar 97%. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kemampuan beberapa jenis rumput dalam fitoremediasi limbah minyak bumi pada berbagai konsentrasi, yang akan dikaji berdasarkan nilai penurunan TPH (total petroleum hidrokarbon), berat basah tanaman, dan karakter pertumbuhan tanaman. Hasil penelitian ini diharapkan dapat digunakan untuk remediasi tanah yang terkontaminasi limbah minyak bumi khususnya melalui proses Fitoremediasi dengan agent beberapa jenis rumput. METODE PENELITIAN Rancangan Penelitian Rancangan percobaan yang digunakan dalam adalah Rancangan acak Lengkap (RAL) berpola faktorial dengan 2 faktor perlakuan terdiri atas : Faktor I. Konsentrasi Limbah Minyak Bumi (%TPH) terdiri dari :Co : Tanpa limbah minyak bumi C1 : TPH 2,5% , C2 : TPH 5%, C3 : TPH 7,5%, C4 : TPH 10% Faktor II. Jenis rumput, R1 : rumput Cynodon dactylon (L.) Pers. , R2 : rumput Cyperus kyllingia Endl. , R3 : rumput Eleusine indica (L.) Gaertn. R4 : rumput Fimbristylis acuminata Vahl. Jumlah kombinasi perlakuan ada 20 20 dan masing-masing diulang 2 kali sehingga akan menghasilkan 40 unit percobaan.
366| Semirata 2013 FMIPA Unila
Cara Kerja Sampel limbah minyak bumi diambil dari lokasi Stok Pile (SP) 9 (tempat penampungan limbah minyak bumi) PT. Pertamina UBEP Limau Prabumulih Sumatera Selatan. Pengambilan sampel dilakukan pada 4 titik sampling dengan metode Purposive Random Sampling. Percobaan dilakukan pada suatu bioreaktor. Bioreaktor diisi bahan-bahan yang telah disiapkan dengan komposisi : tanah segar , pupuk KCL , NPK dan TSP serta sekam padi sebagai bulking agent, dan sludge limbah minyak bumi yang telah disiapkan sesuai dengan perlakuan dimasukkan dalam bioreaktor dan diaduk hingga homogen. Pada bioreactor ditanam rumput C. dactylon, C. kyllingia, E. indica, dan F. acuminata yang dalam fase vegetatif dengan berat segar masing-masing 200 g. Pemeliharaan tanaman selama 2 bulan dengan cara disiram pada waktu pagi dan sore hari. Dilakukan pengadukan bioreaktor di sekitar tumbuhan setiap hari untuk menjaga suplai oksigen. Dilakukan penyemprotan dengan menggunakan pestisida jika terdapat hama dan dilakukan penyiangan jika terdapat gulma pada bioreaktor. Variabel pengamatan yang diukur yaitu: (1) Pertumbuhan rumput C. dactylon, C. kyllingia, E. indica, dan F. acuminata yang diukur pada akhir penelitian; (2) Karakter morfologi tanaman (3) Penurunan nilai Total petroleum Hydrocarbon (TPH); Data yang diperoleh dari hasil pengamatan nilai penurunan Total Petroleum Hidrokarbon (TPH), berat basah tanaman dianalisis varians, jika terdapat perbedaan yang nyata dilakukan uji wilayah berganda Duncans pada taraf ά 5% (Hanafiah 2001: 238). Karakter pertumbuhan morfologi tanaman dideskripsikan
Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013
HASIL DAN PEMBAHASAN Interaksi antara perlakuan berbagai konsentrasi limbah minyak bumi dengan jenis rumput berpengaruh nyata terhadap berat basah C. dactylon, C. kyllingia, E. indica, dan F. acuminata. Hal ini dikarenakan jenis-jenis rumput yang digunakan mempunyai kemampuan beradaptasi yang berbeda pada masingmasing konsentrasi limbah Pengaruh interaksi antara konsentrasi limbah minyak bumi dan jenis rumput terhadap berat basah C. dactylon, C. kyllingia, E. indica, dan F. acuminata setelah 8 minggu perlakuan, setelah uji lanjut DNMRT 5% disajikan pada Tabel 1. Pada setiap konsentrasi limbah yang dicobakan, E. indica dan C. dactylon mempunyai berat basah lebih besar dibandingkan dengan jenis rumput yang lain, kecuali pada perlakuan tanpa limbah Hal ini dikarenakan E. indica dan C. dactylon lebih toleran hidup di tanah tercemar limbah dibandingkan dengan rumput lainnya. Dari Tabel 1 menunjukkan bahwa pada perlakuan tanpa limbah (0%), berat basah dari masing-masing rumput didapatkan hasil yang paling besar dan berbeda nyata dengan perlakuan lainnya. Hal ini dikarenakan tidak adanya limbah yang ditambahkan dalam perlakuan, sehingga tanaman bisa tumbuh lebih baik tanpa adanya hambatan pertumbuhan. Tabel 1. Berat Basah Tanaman Rumput Pada Media Terkontaminasi Limbah Minyak Bumi
Jenis Rumput
Konsentrasi Crude oil
Rata-rata berat basah (g)
Fimbristylis acuminata
0%
196,5 i
2,5% 5%
85,2 def 70,99 cd
Cyperus kyllingia
Cynodon dactylon
Eleusine indica
7,5% 10% 0%
18,5 a 27,25 ab 212 ij
2,5% 5% 7,5% 10% 0%
98,9 fg 70,25 cd 60,55 c 41,13 b 201,5 i
2,5% 5% 7,5% 10% 0%
85,55 cde 112,1 g 81,15 de 58,98 c 219 j
2,5% 5% 7,5% 10%
89,14 def 92,35 ef 125,1 h 59,9 c
Keterangan : angka-angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan berbeda tidak nyata menurut DNMRT 5%.
Pada Tabel 1. dapat diamati juga bahwa, jenis rumput yang digunakan mempunyai kemampuan beradaptasi yang berbeda-beda pada setiap konsentrasi limbah yang dicobakan. Rumput F. acuminata dan C. kyllingia dapat tumbuh optimal pada konsentrasi 2,5%. Hal ini dapat dilihat dari berat basah yang dihasilkan lebih tinggi dibandingkan dengan konsentrasi yang lain yaitu 85,2 g dan 98,9 g. Sedangkan rumput C. dactylon tumbuh optimal pada konsentrasi limbah 5% dengan berat basah sebesar 112,1 g dan rumput E. indica pada konsentrasi limbah 7,5% dengan berat basah 125,1 g. Jadi E. indica mempunyai kemampuan beradaptasi yang paling baik dibanding jenis rumput yang lain. Rumput E. indica dapat tumbuh pada tanah yang kering dengan kandungan hara yang rendah serta toleran terhadap banjir yang berkepanjangan. Kemampuan berkembangbiaknya cepat dan umumnya tersebar luas melalui perakarannya. Toleran
Semirata 2013 FMIPA Unila |367
Sri Pertiwi Estuningsih1, dkk: Potensi Tanaman Rumput Sebagai Agen Fitoremediasi Tanah Terkontaminasi Limbah Minyak Bumi
terhadap kisaran pH tanah yang luas, tetapi pH optimal adalah netral.
Keterangan : angka-angka yang diikuti huruf yang sama menunjukkan berbeda tidak nyata menurut DNMR
Penurunan nilai Total Petroleum Hidrokarbon (TPH) Interaksi antara konsentrasi limbah dengan jenis rumput berpengaruh tidak nyata terhadap penurunan petroleum hidrokarbon. Hal ini dikarenakan tanaman tidak berperan langsung dalam mendegradasi hidrokarbon. Penurunan hidrokarbon oleh tanaman dengan cara penempelan zat-zat kontaminan tertentu pada akar sehingga tidak terbawa aliran air oleh media, hanya sebagian kecil polutan yang diserap oleh akar tanaman dan selanjutnya ditranslokasi ke dalam organ tanaman untuk diuraikan menjadi bahan yang tidak berbahaya dengan susunan molekul yang lebih sederhana. Selain itu secara tidak langsung tanaman akan bekerja sama dengan mikroba disekitar daerah rhyzosfer . Mikroba dengan enzimnya akan mendegradasi polutan Menurut Kurniawan (2008: 2) zat-zat kontaminan tertentu menempel erat (stabil) pada akar sehingga mengurangi mobilisasi kontaminan dan mencegah berpindahnya ke air tanah. Penguraian zat kontaminan berlangsung disekitar akar tanaman dengan bantuan enzim yang dikeluarkan oleh mikroba. Pada analisis varians (ANAVA), konsentrasi limbah berpengaruh nyata terhadap penurunan TPH. Penurunan TPH pada beberapa konsentrasi limbah setelah uji lanjut DNMRT 5% disajikan dalam Tabel 2.
Dari Tabel 2. menunjukkan bahwa penurunan TPH pada masing-masing konsentrasi limbah berbeda nyata. Penurunan TPH terbesar pada konsentrasi 10% yaitu 6,95%, sedangkan penurunan TPH terkecil pada konsentrasi 2,5% yaitu 1,35%. Penurunan TPH yang berbeda nyata pada tiap konsentrasi dikarenakan kandungan hidrokarbon pada setiap perlakuan berbeda-beda dan pada limbah minyak bumi diduga ada mikroba alami yang hidup didaerah rhyzosfer tanaman. Mikroba ini memanfaatkan limbah minyak bumi sebagai sumber energi utama. Semakin banyaknya limbah yang ditambahkan maka proses adaptasi lebih lambat tetapi aktivitas degradasi hidrokarbon lebih optimal karena sumber energi yang tersedia yaitu C dari limbah dapat digunakan oleh bakteri petrofilik sebagai sumber nutrien. Selain hidrokarbon sebagai sumber energi utama bagi bakteri, akar rumput juga mengeluarkan eksudat yang mengandung senyawa organik seperti gula, asam amino, asam organik, asam lemak, enzim dan golongan senyawa lain. Senyawa-senyawa tersebut digunakan sebagai sumber nutrien tambahan bagi bakteri petrofilik, sehingga menstimulir pertumbuhan dan aktivitas mikroba dan pada akhirnya meningkatkan jumlah populasi bakteri yang mampu mendegradasi hidrokarbon. Contoh bakteri yang berasosiasi dengan akar tanaman di daerah rhizosfir antara lain Pseudomonas, Acinetobacter, Mycobacterium.
Tabel 2. Penurunan TPH pada berbagai konsentrasi limbah minyak bumi
Konsentrasi limbah (TPH) (%)
Penurunan Total petroleum hidrokarbon
0% 2,5% 5% 7,5% 10%
368| Semirata 2013 FMIPA Unila
0 1,35 2,41 5,57 6,95
a b c d e
Karakter Pertumbuhan Morfologi Tanaman Morfologi dari masing-masing tanaman rumput pada perlakuan tanpa limbah menunjukkan bahwa semua jenis rumput dapat tumbuh lebih baik setelah 8 minggu pengamatan. Sedang pada semua perlakuan konsentrasi limbah sebagian besar rumput,
Prosiding Semirata FMIPA Universitas Lampung, 2013
daunnya mengering mengalami klorosis dan nekrosis, tepi dan pucuk daun mengerut, layu serta berwarna kuning kecoklatan bahkan ada rumput yang mati sedangkan bagian tengah dari rumpun rumput tetap tumbuh dan berwarna hijau. Panjang akar dan jumlah rumpun dari masing-masing rumput menurun. Morfologi akar pada perlakuan tanpa limbah tumbuh lebih baik. Pada semua jenis rumput yang diberi perlakuan, sebagian besar akar rumput mengalami reduksi panjang akar. Reduksi pada akar terjadi karena meningkatnya penyerapan karbon dari limbah Proses penyerapan ini terjadi bersamaan dengan pengambilan sumber energi seperti air dan nutrient dari tanah. Biasanya reduksi pada akar disebabkan oleh tingkat karbon yang tinggi, dan keberadaan racun anorganik yang dapat membatasi pertumbuhan akar. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan penelitian yang telah dilaksanakan, maka dapat diambil kesimpulan bahwa Rumput F. acuminata, C. kyllingia, C. dactylon dan E. indica mempunyai kemampuan fitoremediasi yang sama dalam penurunan TPH. Konsentrasi perlakuan limbah minyak bumi yang berbeda-beda mempengaruhi penurunan TPH dan pertumbuhan rumput.Rumput F. acuminata dan C. kyllingia masih dapat tumbuh dengan baik pada konsentrasi limbah 2,5%; rumput C. dactylon pada konsentrasi 5% dan E. indica pada konsentrasi 7,5%. Rumput E. indica pada konsentrasi 7,5% mempunyai berat basah tertinggi yaitu 125,1 g dengan penurunan TPH 6,19%. Karakter morfologi rumput akibat perlakuan limbah minyak bumi adalah : daun mengalami klorosis, tepi dan pucuk daun mengkerut dan terjadi reduksi panjang akar.
Saran Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai jenis mikroba yang berasosiasi dengan rumput dalam fitoremediasi limbah minyak bumi. UCAPAN TERIMAKASIH Ucapan terimaksasih pada Kegiatan Penelitian ‖Hibah Strategis Nasional ― atas Pendanaan penelitian ini DAFTAR PUSTAKA Alexander, M. 1994. Biodegradation and Bioremediation. Second Edition. Academic Press. San Diego. xiii + 453 hlm. Fitter, A.H. & Hay, R.K.M. 1998. Fisiologi Lingkungan Tanaman. (Penerjemah : Sri Andani dan E.D. Purbayanti). UGM Press. Yogyakarta : viii + 417 hlm. Ghosh, M & S.P. Singh. 2005. A Review On Phytoremediation Of Heavy Metals And Utilization Of Its Byproducts. Biomass and Waste Management Laboratory, School of Energy and Environmental Studies, Faculty of Engineering Sciences, Devi Ahilya University. India. 18 hlm. Lakitan, B. 1996. Fisiologi Pertumbuhan dan perkembangan Tanaman. PT Raja Grafindo Persada. Yakarta. 218 hlm. Priyanto, B & J. Prayitno. 2000. Fitoremediasi sebagai sebuah teknologi pemulihan pencemaran khususnya logam berat. 20 hal. www.google.co.id. 20 Juli 2008. Stanisa, W.G. & G Helena. 2007. Advanced Science and Technology for Biological Decontamination of Sites Affected by Chemical and Radiological Nuclear Agents. Journal Springer Netherlands. Netherlands : 75.
Semirata 2013 FMIPA Unila |369
