POTENSI YEAST PADA PENGURANGAN KONSENTRASI URANIUM DALAM LIMBAH ORGANIK TBP-KEROSIN YANG MENGANDUNG URANIUM

Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengelolaan Limbah IX Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa

ISSN 1410-6086

POTENSI YEAST PADA PENGURANGAN KONSENTRASI URANIUM DALAM LIMBAH ORGANIK TBP-KEROSIN YANG MENGANDUNG URANIUM Defi Oriza Satife1, Anna Rahmawati1, M. Yazid2 1. Program Studi Biologi, FMIPA, Universitas Negri Yogyakarta 2. PTAPB-BATAN

ABSTRAK POTENSI YEAST PADA PENGURANGAN KONSENTRASI URANIUM DALAM LIMBAH ORGANIK TBP-KEROSIN YANG MENGANDUNG URANIUM Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan agen-agen bioremidiasi yaitu mikroorganisme dari golongan fungi yang berupa yeast. Dalam penelitian ini juga melihat kemampuan tumbuh yeast dalam berbagai konsentrasi uranium dan kemampuan pengurangan konsetrasi uranium. Penelitian ini dilakukan tiga tahapan yaitu isolasi, uji toleransi dan aplikasi. Dalam tahap isolasi dilakukan enrichment, inokulasi dan pemurnian. Isolat-isolat yeast yang didapatkan dari tahap isolasi kemudian diuji toleransi yaitu dengan ditumbuhkan pada media glukosa-peptonyeast-ekstrak cair dengan berbagai konsentrasi uranium 20, 40, 60, 80, 100, 120, 160, dan 200 ppm. Pada tahap aplikasi untuk melihat potensi yeast dalam mengurangi kadar uranium dengan berbagai perlakuan yaitu 80 ppm uranium TBP-Kerosin 5%, 80 ppm uranium TBP-Kerosin 10% dan 80 ppm uranium tanpa TBPKerosin dengan masing-masing 3 ulangan. Hasil ini didapatkan bahwa terdapat empat isolat yang diisolasi dari limbah uranium fase organik TBP-Kerosin yang disebut isolat YTU1, YTU2, YTU3 dan YTU4. Keempat isolat tersebut ternyata mampu tumbuh dalam medium yang mengandung uranium hingga konsentrasi 200 ppm. Kemudian didapatkan dua isolat dengan µ (konstanta pertumbuhan rata-rata) tertinggi pada konsentrasi tertinggi (200 ppm) yaitu isolat YTU1 sebesar 0,033 dan isolat YTU4 sebesar 0,035, yang mana keduanya termasuk dalam genus Oosporidium dan Brettanomyces. Isolat YTU1 mampu menurunkan konsentrasi uranium dari 80 ppm menjadi 5,27 ppm dan isolat yeast YTU4 mampu menurunkan konsentrasi uranium dari 80 ppm menjadi 2,79 ppm. Kata kunci : isolasi, yeast, limbah organik yang mengandung uranium. ABSTRACT POTENSIAL OF YEAST AT REDUCING URANIUM CONCENTRATION IN ORGANIC WASTE TBP-KEROSENE CONTAIN URANIUM. The purpose of this research is to obtain bioremidiation agents covering fungi group in a form of yeast. In this research the growing ability of the yeast in various concentrations of uranium and capabilities of reducing uranium concentration also investigated. The research was conducted in three stages that are isolation, tolerance tests and applications. In the isolation phase there are three activities of enrichment, inoculation and purification. Yeast isolates obtained from the isolation phase and then tested by tolerance examination in which the yeast be conducted to grow on a glucose-peptone-yeast extract liquid medium containing uranium on the variation of uranium concentration of 20, 40, 60, 80, 100, 120, 160 and 200 ppm respectively. The application stage was used to see the potential of yeast in reducing concentration of uranium with various treatments of 80 ppm uranium TBP-kerosene 5%, 80 ppm uranium TBP-kerosene 10% and 80 ppm uranium without TBP-kerosene with each of three replications. The results of research has found that there are four isolates isolated from uranium waste organic phase TBP-kerosene which called isolates YTU1, YTU2, YTU3 and YTU4. The four isolates were able to grow in the medium containing up to concentrations of 200 ppm uranium. Two isolates were obtained with µ (instantaneous growth constant) the highest at the highest concentration (200 ppm) of isolates YTU1 of 0.033 and 0.035 for isolates YTU4, both of which are included in the genus Oosporidium and Brettanomyces. Isolat YTU1 can reducing uranium concentration from 80 ppm become 5,27 ppm and isolat YTU4 can reducing uranium concentration from 80 ppm become 2,79 ppm. Keywords : isolation, yeast, organic waste TBP-kerosene contain uranium.

183


PENDAHULUAN Kemajuan dan perkembangan teknologi nuklir dewasa ini dalam berbagai bidang ilmu pengetahuan sangat pesat yang mendorong semakin banyak digunakannya pemanfaatan teknologi nuklir. Dalam pemanfaatan teknologi nuklir berpedoman pada dua prinsip dasar, pemanfaatan energi dan pemanfaatan radiasi nuklir yang dalam penerapannya harus tetap mengutamakan aspek keselamatan lingkungan hidup, [1]. Pemanfaatan teknologi nuklir dapat dilihat dalam berbagai aspek kehidupan beberapa diantaranya yaitu di bidang kedokteran untuk mendiagnosis suatu penyakit dan terapi penyakit kanker, dalam bidang pertanian yaitu pencarian bibit padi unggul dengan menggunakan irradiasi, dalam bidang industri yaitu peningkatan mutu bebagai komoditi pangan. Adanya teknologi nuklir tesebut merupakan salah satu dampak positif yang diberikan bagi kesejahteraan hidup manusia. Namun disamping berbagai manfaat yang ditawarkan dari teknologi nuklir tenyata terdapat dampak negatif yang berupa limbah radioaktif yang dihasilkan. Limbah radioaktif merupakan limbah yang dihasilkan pada tiap kegiatan nuklir, produksi bahan bakar nuklir, operasi reaktor, proses produksi isotop dan lain-lain. Selain hal tersebut kegiatan dekomisioning fasilitas nuklir juga menghasilkan limbah radioaktif dalam jumlah besar. Pelepasan limbah ke lingkungan harus dikendalikan pada nilai ambang batas yang diizinkan. Proses pengolahan limbah cair dan padat diupayakan dengan cara meminimalkan limbah melalui proses reduksi volume dan solidifikasi. Limbah radioaktif dapat dikelompokkan berdasarkan bentuknya yang berupa cair, padat dan gas. Salah satu limbah nuklir disini yaitu limbah radioaktif cair yang mengandung uranium sisa dari kegiatan rutin maupun penelitian di laboratorium bahan bakar nuklir. Kandungan uranium yang ada dalam limbah radioaktif cair di laboratorium kendali kualitas Bidang Bahan Bakar Nuklir masih cukup besar yaitu > 1 g U/l [2]. Uranium merupakan unsur kimia yang bersifat radioaktif, beracun dan dapat mengancam kehidupan organisme dalam jumlah yang tinggi baik dalam bentuk murni maupun dalam bentuk limbah. Uranium sisa dari proses nuklir dapat ditemukan dalam bentuk limbah pelarut organik Tri Butil

184

ISSN 1410-6086

Phosphat (TBP) kerosin yang mengandung uranium. Limbah dihasilkan dari kegiatan analisis uji merusak/proses kimiawi, seperti analisis uranium, analisis pengotor didalam larutan uranium dan lain-lain. Limbah uranium cair ini selalu bertambah seiring dengan bertambahnya kegiatan analisis di laboratorium. Di alam populasi mikroba tidak terpisah sendiri menurut jenisnya, tetapi terdiri dari campuran berbagai macam mikroba. Populasi mikroba di alam sangat besar dan kompleks. Berbagai mikroba baik bakteri maupun fungi tersebar sangat luas baik di tanah, air, dan udara, maupun berbagai tempat dengan tekanan lingkungan yang tinggi. Kelimpahan mikroba tersebut di alam melebihi kelimpahan dari berbagai organisme seluler tingkat tinggi. Dengan kata lain di dalam satu gram tanah saja terdapat jutaan berbagai macam mikroorganisme yang saling berinteraksi satu sama lain. Seperti yang telah disebutkan bahwa mikroba dapat tumbuh dalam kondisi bagaimana saja, bahkan dalam lingkungan limbah juga terkandung berbagai macam mikroba yang salah satunya adalah kelompok yeast. Yeast merupakan salah satu fungi bersel tunggal (uniseluler), dengan bentuk spheroid sampai ovoid dan kadang membentuk miselium semu (pseudomicellium). Sebagian besar yeast melakukan reproduksi secara aseksual melalui pembentukkan tunas (budding). Sebagi sel tunggal yeast dapat tumbuh lebih cepat dibandingkan dengan kapang (mould) yang tumbuh dengan pembentukan filament. Disamping itu juga yeast lebih efektif dalam memecah komponen bahan kimia dengan volume hasil yang lebih banyak. Yeast dapat tumbuh dalam larutan yang pekat, misalnya dalam laruan gula, garam, dan asam yang berlebih. Yeast mempunyai sifat antimikroba sehingga dapat mengahmbat pertumbuhan bakteri dan kapang. Adanya sifat-sifat tahan terhadap stress lingkungan (gula, garam, dan asam berlebih) menjadikan yeast dapat bertahan atau bersaing dengan mikroorganisme lain. Dari berbagai penelitian juga telah ditunjukkan bahwa yeast dapat toleran terhadap beberapa logam berat. Penelitian yang dilakukan oleh POPA KARIN et:all [3] menunjukkan hasil bahwa Saccharomyces cereviceae dapat bertindak sebagai dekontaminan limbah yang mengandung uranium. Hasil analisis


yang dilakukan bahwa dalam waktu 1 jam dengan kondisi pH 6,5 merupakan kondisi optimum untuk mendapatkan tingkat bioakumulasi terbaik. Beberapa contoh yeast yang toleran terhadap logam adalah Rhodotorula mucilaginosa toleran terhadap cobalt dan kadmium, kemudian C. sorbophila toleran terhadap ion uranil dan ion seng [4]. Limbah organik TBP-kerosin yang mengandung uranium membahayakan lingkungan apabila kadarnya masih tinggi. Yeast merupakan salah satu mikroorganisme yang tahan terhadap kondisi lingkungan atau stress lingkungan yang dapat dikatakan berbahaya bagi organisme seluler tingkat tinggi lainnya. Pemanfaatan yeast disini dalam mengurangi konsentrasi uranium merupakan salah satu fenomena bioremidiasi, dimana dapat memperkecil atau meminimalkan dampak negatif yang ditimbulkan terhadap lingkungan. Oleh karena hal tersebut isolasi dan karakterisasi yeast toleran uranium merupakan hal yang menarik untuk dikaji lebih lanjut sebagai penelitian awal yang dapat dijadikan sebagai acuan untuk aplikasi dalam bidang lingkungan. Makalah ini menyajikan penelitian peranan yeast untuk pengolahan limbah organik TBP-kerosin yang mengandung uranium. Yeast diharapkan mampu mengurangi konsentrasi uranium dalam limbah organik TBP-kerosin yang mengandung uranium. Berdasarkan uraian diatas dapat dirumuskan hipotesis bahwa limbah organik TBP-Kerosin mengandung uranium terdapat isolat yeast didalamnya, kemudian isolat tersebut dapat dikarakterissasi sehingga termasuk dalam kelompok genus tertentu. Isolat yeast yang diperoleh tersebut mampu tumbuh dalam medium dengan konsetrasi tertentu dan mampu mengurangi atau menurunkan konsentrasi uranium.

ISSN 1410-6086

aquades, yeast ekstrak, yeast ekstrak agar, potato dextrose agar, pepton, glukosa, agar murni, malt ekstrak, sukrosa, laktosa, maltosa, galaktosa, gelatin, pottasium dihidrogen phosphate, magnesium sulfat, amonium sulfat, sodium chloride. Alat Erlenmeyer 100 dan 250 ml, labu ukur 50,100 dan 500 ml, gelas ukur 5 ml dan 100 ml, gelas beker 1 liter dan 500ml, tabung reaksi, tabung durham, cawan petri, labu ukur 50, 100, 250 dan 500 ml, ose kolong, ose jarum, drigalski, timbangan analitik, shaker, autoclave, magnetic stirrer, hot plate, mikropipet, oven pengering, Laminar Air Flow (LAF), spekrofotometer, tabung kuvet, tabung sentrifuse, mikroskop cahaya, gelas benda, deck glass, lampu spiritus, kertas payung, kapas, karet, plastik tahan panas, aluminium foil. TATA KERJA Pengambilan Sampel Pengambilan limbah organik TBP-kerosin yang mengandung uranium dan pengukuran fisika dan kimia. Isolasi Yeast Toleran Uranium Tahap Enrichment Menginokulasikan 10 ml sampel limbah organik TBP- kerosin yang mengandung uranium dalam 100 ml media yang mengandung 10% (v/v) glukose (media enrichment) kemudian dishaker selama ± 3 hari hingga 1 minggu. Tahap Inokulasi

METODE

Menginokulasikan 1 ml sampel dari kultur ke dalam glucose-pepton-yeast ekstrak (GPY) agar yang mengandung 20 ppm uranil nitrat/ garam uranium secara pour plate dan spread plate. Kemudian menginokulasikan sebanyak satu ose secara streak plate. Koloni-koloni yang tumbuh terpisah diisolasi sebagai biakan murni pada media GPY agar miring yang nantinya akan dikarakterisasi.

Bahan

Uji Toleransi Yeast Toleran Uranium

Sampel limbah organik TBP-kerosin yang mengandung uranium, alkohol 70%, larutan methylen blue, larutan bromthymol blue, larutan gram B (lugol’s iodine), larutan KNO3 jenuh, reagen arzenazo, larutan HNO3 3 M, phenol red, larutan urea 20%,

Menginokulasikan isolat yeast hasil isolasi dengan persentasi 10% (v/v) ke dalam media GPY cair dengan konsentrasi uranil nitrat 20, 40, 60, 80, 100, 120, 160 dan 200 ppm kemudian diinkubasi pada 30 oC selama 24 jam dan dishaker dengan kecepatan 120 rpm. Melakukan pengukuran OD (Optical 185


Density) tiap interval waktu 24 jam selama 120 jam masa inkubasi. Karakterisasi Vegetatif sel Isolat Yeast Toleran Uranium meliputi : Morfologi koloni, morfologi sel, morfologi spora Karakterisasi fisiologis meliputi : Pengujian fermentasi karbohidrat, pengujian, asimilasi nitrat, pengujian formasi extraselluler amyloid, hidrolisis gelatin, pengujian urease. Identifikasi Isolat Yeast Toleran Uranium Mencocokkan hasil karakterisasi isolat yeast dengan metode matching profile berdasarkan The Yeast A Taxonomy Study Fourth Edition [4] Analisis Kadar Uranil Nitrat Sisa

HASIL DAN PEMBAHASAN Dari isolasi yang dilakukan didapatkan empat isolat yeast yang disebut isolat YTU1, YTU2, YTU3 dan YTU 4. Berdasarkan ciri-ciri morfologi dan fisiologis yang digunakan untuk karakterisasi menggunakan metode matching profile [6], maka diperoleh genus yang paling mendekati. Dimana hanya dua isolat yang dikarakterisasi hingga tingkat genus yaitu isolat YTU1 diduga termasuk dalam genus Oosporidium, dan isolat YTU4 termasuk dalam genus Brettanomycetes. isolat YTU1 diduga merupakan anggota genus Oosporidium karena memiliki karakter yang sesuai dengan karakter dari genus tersebut yaitu reproduksi vegetatif multilateral budding, asimilasi nitrat positif dan kultur berwarna oranye. Isolat YTU4 diduga merupakan anggota genus Brettanomyces karena memiliki karakter sesuai dengan karakter dari genus tersebut yaitu bentuk sel oval, reproduksi vegetatif multilateral budding, warna koloni putih, fermentasi glukosa positif, aktivitas urease, gelatinase dan ekstraselluler amyloid negatif Isolasi yang dilakukan untuk mendapatkan yeast ini diawali dengan enrichment dimana limbah organik TBPkerosin yang mengandunng uranium, didalamnya terdapat berbagai macam

186

ISSN 1410-6086

mikroorganisme (bakteri dan fungi) diinokulasikan dalam media yang mengandung glukosa. Tahap ini bertujuan agar mikroorganisme yang hidup dalam limbah tersebut memperoleh nutrisi tambahan sehingga tumbuh dan jumlahnya bertambah. Selain itu pemberian glukosa dimaksudkan untuk menjadi donor elektron pada mikrorganisme, karena glukosa merupakan monosakarida (gula sederhana) sehingga mudah dipecah atau dimanfaatkan langsung oleh mikroorganisme sebagai sumber karbon untuk diubah menjadi energi. Dengan demikian diharapkan mendapat mikroorganisme yang lebih banyak jumlahnya. Isolasi merupakan cara untuk memisahkan atau memindahkan mikroba tertentu dari lingkungannya, sehingga diperoleh kultur murni atau biakan murni. Kultur murni ialah kultur yang sel-sel mikrobanya berasal dari pembelahan dari satu sel tunggal [7]. Biakan murni diperlukan karena semua metode mikrobiologis yang digunakan untuk menelaah dan mengidentifikasi mikroba, termasuk penelaahan ciri-ciri kultur, morfologis, fisiologis, maupun serologis memerlukan suatu populasi yang terdiri dari satu macam mikroba saja. Di dalam mengisolasi yeast digunakan cara sebar (spread plate), dengan metode ini sering atau cocok digunakan untuk kultur yang masih bersifat campuran. Selain itu penggunaan metode spread plate koloni isolat yeast tumbuh merata diatas permukaan media agar sehingga lebih memudahkan untuk isolat yeast tersebut dimurnikan. Seperti yang telah disebutkan bahwa mikroorganisme yang terdapat dalam suatu lingkungan adalah bersifat campuran, maka untuk mendapatkan isolat yeast dilakukan penginokulasian pada media pertumbuhan yang khusus berupa Glukose-Pepton-Yeast ekstrak (GPY). Media ini terdiri atas Glukose yang merupakan sumber karbon yang digunakan untuk menghasilkan energi, pepton merupakan sumber nitrogen dan yeast ekstrak yang merupakan sumber protein dan vitamin. Kemudian kedua isolat yeast YTU1 dan YTU4 dipilih dari hasil uji toleransi karena memiliki nilai µ terbesar. Untuk uji toleransi yang ditunjukkan pada keempat gambar berikut ini.


ISSN 1410-6086

0,8 0ppm

0,7 20ppm

absorbansi

0,6 40ppm

0,5 60ppm

0,4 80ppm

0,3 100ppm

0,2 120ppm

0,1 160ppm

0 200ppm

0

24

48

72

96

120

waktu inkubasi

Gambar 1. Kurva pertumbuhan dan uji toleransi isolat YTU1 mengalami pertumbuhan optimum pada medium GPY cair yang mengandung 80 ppm uranium.

0,8

0,7

0,6

0ppm

0,5 absorbansi

20ppm 40ppm

0,4

60ppm 80ppm

0,3

100ppm 120ppm 160ppm

0,2

200ppm

0,1

0 0

24

48

72

96

120

waktu inkubasi

Gambar 2. kurva pertumbuhan dari isolat YTU2 dimana pertumbuhan optimum juga terdapat pada media GPY cair dengan konsentrasi 80 ppm uranil nitrat.

187


ISSN 1410-6086

0,9

0,8

0,7

0,6

0ppm

absorbansi

20ppm

0,5

40ppm 60ppm

0,4

80ppm 100ppm

0,3

120ppm 160ppm

0,2

200ppm

0,1

0 0

24

48

72

96

120

waktu inkubasi

Gambar 3. Kurva pertumbuhan dan uji toleransi isolat YTU3 juga mengalami pertumbuhan optimum pada medium GPY cair yang mengandung 80 ppm uranium.

0,8

0,7

0,6 0ppm

absorbansi

0,5

20ppm 40ppm

0,4

60ppm 80ppm

0,3 100ppm 120ppm

0,2

160ppm 200ppm

0,1

0 0

24

48

72

96

120

waktu inkubasi

Gambar 4. Kurva pertumbuhan dari isolat YTU4 dimana pertumbuhan optimum juga terdapat pada media GPY cair dengan konsentrasi 80 ppm uranil nitrat.

Uji toleransi ini dimaksudkan untuk melihat sejauh mana kemampuan yeast dapat tumbuh dalam kondisi kadar uranium yang berbeda. Konsentrasi uranium yang diberikan mulai dari 20 hingga 120 ppm dengan rentang 20 ppm dan 160 hingga 200 ppm dengan rentang 40 ppm. Dari hasil uji toleransi dapat dilihat bahwa semua isolat

188

yeast baik isolat YTU1; YTU2; YTU3; YTU4 memiliki pertumbuhan optimal pada konsentrasi 80 ppm. Dalam konsentrasi uranium yang lainnya pertumbuhan mengalami kenaikan dan penurunan, dimana hal ini tentunya dipengaruhi oleh banyak faktor. Pertumbuhan mikroorganisme dapat dilihat dari pertambahan segi kompenen seluler dan kegiatan metabolisme. Tahapan pertumbuhan mikroorganisme dapat


disajikan dalam bentuk kurva pertumbuhan yang berbentuk sigmoid seperti pada gambar 1 sampai 4. Pertumbuhan disini terdiri atas beberapa fase yaitu fase lag, fase eksponensial dan fase stasioner. Berdasarkan pada grafik secara umum dari keempat isolat mengalami fase eksponensial setelah 24 jam hingga 72 jam masa inkubasi. Hal ini menujukkan bahwa diantara waktu inkubasi tersebut isolat yeast yang didapatkan sedang mengalami peningkatan aktifitas (metabolisme) dengan kecepatan yang maksimum. Peningkatan aktifitas ini tak lain juga dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti unsur yang terkandung dalam media, suhu, oksigen dan lainnya. Fasa stasioner terjadi pada 96 jam hingga 120 waktu inkubasi, pada fase ini pertumbuhan mulai melambat seiring dengan kekurangan nutrisi atau unsur yang ada pada media pertumbuhan. Kenaikan konsentrasi uranium pada media pertumbuhan ada yang menghambat pertumbuhan dan ada pula memberikan nilai pertumbuhan lebih bagus dibandingkan dengan media yang tidak mengandung uranium. Terhambatnya pertumbuhan dimungkinkan karena adanya ion uranil akan menghambat metabolisme sitrat, reaksi enzimatis dan menyebabkan kematian sel mikroba [8]. Selain hal tersebut adanya logam berat dalam lingkungan mikroorganisme juga berpengaruh terhadap morfologi, perubahan protein atau hancurnya membran sel [9]. Namun isolat yeast tersebut ada pula yang menunjukkan pertumbuhan yang bagus dalam media yang mengandung uranium (uranil nitrat). Hal ini dikarenakan yeast telah mampu berdaptasi dengan lingkungan atau medium pertumbuhannya, disamping hal tersebut yeast yang diperoleh juga berasal dari limbah yang mengandung uranium pula (telah mengalami toleransi). Dari hasil uji toleransi juga dilakukan pengukuran parameter pertumbuhan pada masing-masing isolat, dimana parameter yang dilihat tersebut diantaranya jumlah generasi (n), waktu generasi (g), konstanta kecepatan pertumbuhan rerata (k) dan kontanta kecepatan pertumbuhan instantneous (µ). Untuk parameter pertumbuhan yang dilihat disini hanya pada media dengan konsentrasi uranium 200 ppm (konsentrasi tertinggi), hal ini merujuk pada isolat yeast yang akan digunakan untuk uji kemampuan pengurangan uranium yaitu isolat yeast dengan nilai konstanta

ISSN 1410-6086

pertumbuhan instantaneous tertinggi pada konsentrasi uranium tertinggi. Berdasarkan hal tersebut dapat dilihat pada tabel yang menunjukkan nilai µ tertinggi yaitu isolat YTU1 dan YTU4 sebesar 0,033 dan 0,035. Dengan tingginya nilai µ ini maka jumlah generasi dari kedua isolat tersebut banyak dengan waktu generasi yang pendek. Dasar asumsi ini cocok digunakan untuk pemilihan mikroorganisme yang akan digunakan sebagai agen bioremidiasi, dengan jumlah generasi yang banyak dan waktu generasi yang pendek akan lebih cepat dalam menurangi konsentrasi uranium sehingga proses bioremidiasi berjalan dengan efektif. Dari kedua isolat tersebut digunakan dalam tahap aplikasi penurunan konsentrasi uranium. Tahap aplikasi dimana dilihat kemampuan yeast dalam menurunkan konsentrasi uranium pada medium GPY cair yang mengandung uranium 80 ppm dengan variasi TBP-kerosin yang diberikan yaitu tanpa TBP-kerosin (0%), 5% TBP-kerosin dan 10%TBP-kerosin. Pemberian TBPKerosin dimaksudkan agar medium perlakuan sesuai dengan kondisi limbah yang sesungguhnya yaitu bercampur dengan TBP-Kerosin. TBP-Kerosin merupakan solven atau pelarut yang digunakan dalam proses ekstraksi uranium. Tri Butil Phosphat itu sendiri merupakan senyawa organik yang memiliki selektifitas yang cukup tinggi terhadap uranium yang berada dalam suasana asam nitrat ((UO2)NO3)2. Dalam pemakaiannya TBP dilarutkan dalam kerosin odorless, dimana kerosin merupakan senyawa hidrokarbon yang tersusun dari senyawa-senyawa alkana, sikloalkana, hidrokarbon aromatic yang mengandung nitrogen, belerang, oksigen dan organo logam [10]. Pada penelitian ini TBP dilarutkan dalam kerosin dengan komposisi masing-masing 40% : 60% (v/v), hal ini berdasarkan penelitian yang dilakukan Torrowati yang menunjukkan bahwa dengan menggunaan perbandingan TBP-kerosin 40% : 60% proses ektraksi uranium tidak berjalan terlalu lama dan sudah terjadi pemisahan dua fase larutan yang sempurna. Berdasarkan hasil perhitungan kadar uranium sisa pada supernatan media pertumbuhan dan dikaitkan dengan waktu inkubasi maka dapat dilihat pada gambar berikut

189


ISSN 1410-6086

90 76,88

80

73,66

Kadar uranium(ppm)

70

61,83

58,82 60

72,69

50,32

50

40,86

39,68

40 29,57 30 20 10

12,9 11,51

29,78

41,29

37,1 20,32

5,27

6,88

2,79

0 0%

5%

10%

0%

YTU1

5%

10%

YTU4

0%

5%

10%

Tanpa yeast

konsentrasi TBP-kerosin

72jam

120jam

Gambar 5. Penurunan konsentrasi uranium oleh isolat YTU1 dan YTU4 Berdasarkan dari data yang diperoleh kemudian dilakukan uji analisis univariate dimana output yang disajikan merupakan pengujian dengan uji F dan nilai signifikasi 0,05 atau taraf kesalahan dibawah 5%. Interaksi diantara ketiga varian yaitu perlakuan isolat, variasi TBP-kerosin dan waktu inkubasi juga menjukkan perbedaan signifikan yang ditunjukkan dengan nilai signifikasi kurang dari 0,05, maka terdapat perbedaan rata-rata konsentrasi uranium diantara isolat YTU1, YTU4 dan kontrol dengan variasi TBP-kerosin yang diberikan (0%, 5%, dan 10%) selama waktu inkubasi 72 dan 120 jam. Sedangkan untuk interksi antara perlakuan isolat (menggunakan isolat YTU1, YTU4 dan kontrol) dengan waktu inkubasi (72 dan 120 jam) juga menunukkan perbedaan yang signifikan. Hal ini juga dapat dilihat pada gambar 5, yang menunjukkan bahwa baik yang diberi isolat YTU1, YTU4 maupun kontrol sama-sama mengalami penurunan yang berbeda. Namun dari perlakuan tersebut isolat YTU4 secara umum lebih unggul dalam mengurangi konsentrasi uranium pada medium yang mengandung uranium 80 ppm dengan TBPkerosin 5% dilihat dari nilai penurunan konsentrasi uranium paling tinggi menjadi 2,79 ppm. Terjadi pengurangan atau penurunan konsentrasi uranium diiringi dengan peningkatan efisiensi pengikatan selama waktu inkubasi tertentu pada perlakuan yang

190

diberi isolat yeast baik YTU1 maupun YTU4. Hal ini menunjukkan bahwa uranium pada medium diproses oleh isolat yeast tersebut. Pemrosesan uranium ini kemungkinan merupakan mekanisme detoksifikasi uranium yang diberikan oleh yeast. Mikroorganisme dalam menghadapi kondisi ingkungan yang toksik seperti adanya ion-ion logam berat akan melakukan detoksifikasi atau pertahanan diri [11]. Mekanisme detoksifikasi secara garis besar berupa pencegahan masuknya ion logam, mengeluarkan kembali ion logam serta mengasingkan ion logam yang masuk ke dalam sel. Proses transformasi atau oksidasi reduksi enzimatik menjadi bentuk yang tidak toksik merupakan proses detoksifiksi terhadap kondisi lingkungannya[12]. Mekanisme detoksifikasi secara khusus dapat berupa dua hal yakni pembentukan ekstrapolimer atau sintesis polimer khusus(11). Pembentukan ekstrapolimer yaitu mencegah masuknya ion logam ke dalam sel degan cara pengikatan kation logam pada permukaan sel, pengendapan logam disekitar dinding sel dan medium ekaternal serta transformasi loam menjadi bentuk yang tidak toksik(12). Pengikatan logam oleh mikroorganisme melibatkan ikatan elektrostatik dari ion logam bermuatan positif yang terikat pada sisi reaktif bermuatan negatif pada polimer ekstraseluler yakni R-COO- dan PO43+ pada permukaan sel [13].


Struktur sel yeast terdiri dari dinding sel, membran plasma, inti sel, vakuola, granula, volutin, minyak globulin dan glikogen. Dinding sel S. cereviceae dan yeast secara umum terdiri atas α-manan dan α-glukan, protein, lipid, zat anorganik terutama fosfat, chitin dan chitosan [14]. Protein dan polisakarida merupakan sumber gugus fungsi yang berperan penting dalam mengikat ion logam (12). Gugus ligan yang tersedia merupakan gugus bermuatan negatif seperti karboksilat, fosfat, fosfodiester dan thiolat atau gugus amida yang berkoordinasi dengan atom pusat logam melalui pasangan electron bebas. [15]. Selain uranium yang saja yang diproses oleh yeast tidak meutup kemungkinan bahwa bahan organik berupa Tri butyl phospat dan kerosin juga diolah oleh sel yeast. TBP-kerosin merupakan zat organik yang banyak mengandung hidrokarbon, kemungkinan setelah nutrisi dari media pertumbuhan (glukosa) telah berkurang yeast dapat menggunakan karbon yang berasal dari TBP-kerosin sebagai sumber karbonnya. Kemampuan degradasi hidrokarbon oleh mikrooranisme tergantung dari kemampuan adaptasi mikroorganisme terhadap lingkungannya. Proses penguraian hidrokarbon oleh mikroorganisme dimulai dengan terjadinya perlekatan mikroorganisme pada globula minyak, yang dilanjutkan dengan proses pelarutan hidrokarbon oleh surfaktan yang diproduksi oleh mikroorganisme tersebut. Hidrokarbon yang teah teremulsi ini selanjutnya diserap kedalam sel dan diuraikan melalui proses katabolisme [16]. Pengolahan limbah secara biologi lebih efisien ekonomis dan ramah ligkungan. Penggunaan mikroorganisme yaitu yeast dalam pengolahan limbah secara biologi ini bertujuan untuk mengurangi tingkat keracunan logam berat terhadap lingkungan yang mengacu pada proses bioremidiasi yang diduga dengan mekanisme biosorpsi. Hal ini ditunjukkan dari beberapa penelitian yang menyebutkan bahwa uranium terserap pada dinding sel yeast. Uranium terserap pada dinding ekstraseluler sel Saccharomyces cereviseae. Laju jumah serapan dipengaruhi oleh parameter ph awal, suhu dan adanya kation tertentu, keberadaan kation divalent, diantaranya ion Ca2+(13). Penyerapan beberapa logam dan radionuklida oleh biomassa Saccharomyces cereviseae memiliki kemampuan yang sama antara sel

ISSN 1410-6086

hidup dan sel matinya, yaitu penyerapan seng dan uranium [17].

pada

Prinsip dari biosorpsi adalah terikatnya ion-ion logam pada struktur sel mikroorganisme khususnya dinding sel. Menururt Atlas and Bartha (1993) terikatnya ion logam dengan dinding sel terdiri atas beberapa cara, diantaranya system transport aktif kation, ikatan permukaan dan mekanisme yang belum diketahui [18]. Biosorpsi memiliki beberapa keuntungan dibandingkan dengan pengolahan limbah secara fisikawi dan kimia antara lain murah, efisien, mampu meminimalisir terjadinya endapan kimia dan biologi, tidak perlu tambahan nutrien, biosorben dapat didegenerasi dan memungkinkan kemampuan untuk recovery logam. Yeast merupakan salah satu alternatif sebagai agen bioremidiasi lingkungan karena waktu generasi pendek dengan jumlah sel yang banyak. Penggunaan yeast sebagai bioremidiator banyak dikemabangkan karena mudah dilakukan manipulasi genetik, mudah dilakukan recovery, dapat diproduksi dalam skala besar dan membutuhkan biaya produksi yang murah [19]. Dari limbah uranium cair fase organik TBP-kerosin dapat diisolasi empat isolat yeast yairu YTU1, YTU2, YTU3 dan YTU4. Isolat yang terpilih adalah isolat YTU1 dan YTU4, dimana kedua solat ini mampu mengurangi konsntrasi uranium dan kemungkina juga mampu mendegradasi hidrokarbon pada TBP-kerosin dalam larutan limbah simulasi. YTU4 paling efektif dalam mengurangi uranium selama waktu inkubasi 120 jam. Karakterisasi dan identifikasi YTU1 dan YTU4 termasuk dalam genus Oosporidium dan Brettanomycetes. Dengan kemampuan kedua isolat tersebut dalam mengurangi konsentrasi uranium dan mungkin juga medegradasi hirdokarbon, maka tidak menutup kemungkinan kedua isolat ini diunakan sebagai agen biologi dalam proses bioremediasi limbah uranium cair fase organik TBP-kerosin. KESIMPULAN Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan hingga saat ini dapat disimpulkan bahwa: 1. Dalam limbah uranium fase organik TBP-Kerosin terdapat isolat yeast yaitu isolat YTU1, YTU2, YTU3 dan YTU4. 2. Dari karakter-karakter yang didapatkan menunjukkan bahwa isolat YTU1 diduga termasuk dalam genus 191


3.

Oosporidium, dan YTU4 termasuk dalam genus Brettanomycetes. Untuk hasil kemampuan dua isolat terpilih yaitu YTU1 dan YTU4 mampu tumbuh hingga konentrasi uranium 200 ppm dalam medium GPY cair dengan

ISSN 1410-6086

nilai µ tertinggi yaitu 0,033 untuk YTU1 dan 0,035 untuk YTU4. Isolat yeast YTU1 dapat menurunkan konsentrasi uranium dari 80 ppm menjadi 5,27 ppm dan isolat YTU4 dari 80 ppm menjadi 2,79 ppm.

DAFTAR PUSTAKA 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

192

ARYA, W. W. Radioekologi Edisi kesatu. Yogyakarta : Penerbit Andi Yogyakarta, 1996. TORROWATI. Pengaruh perbandingan volume fase air dan organik serta jumlah tingkat reekstraksi dalam proses re-ekstraksi larutan uranium. Prosiding seminar pengelolaan perangkat nuklir tahun 2008 PTBN-BATAN. Serpong : PTBN-BATAN, 2008. POPA KARIN, ALEXANDRU CECAL, GABI DROCHIOIU, AUREL PUI, DAN DOINA HUMELNUCI. Saccharomyces cereviceae as uranium bioaccumulating material the influence of contact time, pH, and anion nature. Nuklonika 2003 48(3): 121-125, 2003. ISABEL DE SILONIZ MARIA, EVAMARIA PAYO, MIGUEL-ANGEL CALLEJO, DOMINGO MARQUINA, JOSE M. PEINADO. Enviromental adaptation factors of two yeasts isolatd from the leachate of a uranium mineral heap. FEMS Microbiology Letters 210, 233-237, 2002. KRUTZMAN, CLETUS P AND JACK W FELL. The Yeast, A Taxonomic Study Fourth Edition. Amsterdam: Elsevier, 1998. KRUTZMAN, CLETUS P AND JACK W FELL. The Yeast, A Taxonomic Study Fourth Edition. Amsterdam: Elsevier, 1998. LUD WALUYO. Teknik Metode Dasar Mikrobiologi. Malang: UMM Press, 2008. LATMANI, R. B, LECKIE, J AND SPORMANN, A. Interactions of Pseudomonas Fluorescens with Uranyl. Conference abstract 5. United Kingdom: Cambridge Publication, 2000. GHORBANI, N. R., SALEHRASTIN, N., AND MOENI, A. Heavy metals affect the microbial populations and

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

their activities. Symposium No. 54. 17th WCSS, 2002. TORROWATI. TBP Sebagai Pelarut. Makalah Proses Kimia Bahan Nuklir (PKBN), 2010. GADD, G. M. Metal Tolerance in Microbiology of Extrem Environment. Edwards Open University Press. Millon Keyness. Pp 178-192, 1990. HUGHES, M. N AND POOLE, R. K. Metal and Microorganism. USA: Chapman and Hall Ltd, 1989. STRANDBERG, GERALD W, STRALING E. SHUMATE, JOHN R P, JR. Microbial Cells as Biosorbents for heavy metals: Accumulation of uranium by Saccharomyces cereviseae and Pseudomonas aeruginosa. Applied and Enviromental Microbiology. Vol 41, (No 1): 237-245, 1981. HOUGH, J. S, STEVENTS, R., AND YOUNG, T. W. Malting and Brewing Science, Vol. II Hopped Wart and Beer, Second Edition, Champman and Hall , London, 1982. JASMIDI, MUDJIRAN E S. Pengaruh Lama dan Kondisi Penyimpanan Biomassa terhadap Biosorpsi Timbal (II) dan Seng (II) oleh Biomassa Saccharomyces cereviseae. Indonesian jurnal of Chemistry, 2010. ANONIM. Bioremediasi-Biodegradasi minyak diesel. Bogor : IPB. Karya tulis. Hlm. 13, 2010. VOLESKY,AND Z. S. HOLAN. Biosorption of heavy metals. Journal of Biotechnology,Vol 3, 1995. ATLAS, R. M AND BARTHA, R. Microbial Ecology: Fundamental and Application. California: Benjamin Cummings Publishing Company, 1993. DAR, NADIA. 2004. Isolation And Characterization Of Heavy Metal Resisten Yeast From Industrial Effluent And Then Use In Environmental Clean Up. Thesis. Pakistan: department of zoology university of Punjab.

POTENSI YEAST PADA PENGURANGAN KONSENTRASI URANIUM DALAM LIMBAH ORGANIK TBP-KEROSIN YANG MENGANDUNG URANIUM

Recommend Documents