REDUKSI SULFAT MENGGUNAKAN BAKTERI CAMPURAN ANAEROB
SKRIPSI
OLEH RAHMAWATI LESTARININGSIH F03497042
2003 JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
REDUKSI SULFAT MENGGUNAKAN BAKTERI CAMPURAN ANAEROB
SKRIPSI Sebagai syarat memperoleh gelar: SARIANA TEKNOLOGJ PERTANIAN Pada Jurusan Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleb RAHMAWATI LESTARININGSIH
F03497042
2003 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
FAKliLTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITlIT PERTANIAN BOGOR
REDllKSI SliLFAT MENGGliNAKAN BAKTERI CAMPliRAN ANAEROB
SKRJPSJ Scbagai syarat memperoleh gelar:
SAIUANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Jurusan Tcknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
OJeh RAHMAWATJ LESTARINJNGSIH
F03497042
Dilahirkan pada tanggaJ J 3 Juni 1979 Di Brches TanggaJ lulus:
16 Januari 2003
Dr. If. Erliza Noor
Dr. Ir. Linawatj Hardjito. MSc
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Rahmawati Lestarinlngslh.
F03497042. Sulphate Reduction Using Anaerobic Mixed
Culture Bacteria. SupeNised by ErUza Noor and Llnawati Hardjito.
SUMMARY
Recently, environmental problems become more complex in the world. It is indicated by the increased rate of pollutions. Sulphur dioxide is one of pollutant in the atmosphere. Emission of 50:2 primarily leads to deposition of acid substances. This acid rain or dry acid deposition disturbs several sensitive ecosystems. Additionaly, excessive levels of 50:2 in the atmosphere associate with a sharp increase in acute and chronic respiratory diseases. In ton, and
81%
1990,
50:2 total emission in Asia has reached about
38
million
of this come from fossil fuels usage. Air pollution caused by 80:2 emission,
especially produce by mining, manufacturing and traffic activities. The reduction effort was by Flue Gas Desulphurization (FGO). FGD that was applied at present is usage of solid-throwaway adsorbents, recovery process and combination of chemical-biological processes. It still has disadvantages. Nowadays, other technology as an alternative is being developed. This is based on biological processes, called as biodesulfurization.
It involves two process conditions,
aerob and anaerob. In the aerobic condition, SO:2 is converted to H:2S0-4. Whereas in the anaerobic condition, sulphuric acid is converted to H:2S, Thereafter in anaerobic condition, hydrogen
sulfide
(Chlorobium)
is
converted
to elemental sulphur by green sulphur bacteria
or violet sulphur bacteria
(Chromatium).
Convertion of sulphuric acid to
hydrogen sulfide, is done by Sulphate Reducing Bacteria (5RB), as pure culture or mixed culture. Mixed-culture bacteria are available abundantly in nature, therefore it is potential to develop biodesulfurization. The aim of this research is to enriched mixed-culture of SRB from nature, determine source of culture bacteria and media that gives the best growth, and study sulphate reduction rate of chosen mixed-culture.
Rahmawatl Lestarlnlngslh.
F03497042. Sulphate Reduction Using Anaerobic Mixed
Culture Bacteria. Supervised by Erliza Noor and Linawatl Hardjlto.
SUMMARY
Recently, environmental problems become more complex in the world. It is indicated by the increased rate of pollutions. Sulphur dioxide is one of pollutant in the atmosphere. Emission of S02 primarily leads to deposition of acid substances. This acid rain or dry acid deposition disturbs several sensitive ecosystems. Additionaly, excessive levels of $02 in the atmosphere associate with a sharp increase in acute and chronic respiratory diseases. In ton, and
81%
1990,
$02 total emission in Asia has reached about
38
million
of this come from fossil fuels usage. Air pollution caused by 502 emiSSion,
especially produce by mining, manufacturing and traffic activities. The reduction effort was by Flue Gas Desulphurization (FGD). FGD that was applied at present is usage of solid-throwaway adsorbents, recovery process and combination of chemical-biological processes. It still has disadvantages. Nowadays, other technology as an alternative is being developed. This is based on biological processes, called as biodesulfurization.
It involves two process conditions,
aerob and anaerob. In the aerobic condition, 502 is converted to H2S04. Whereas in the anaerobic condition, sulphuric acid is converted to H2$. Thereafter in anaerobic condition, hydrogen
sulfide
(Chforobium)
is
converted
to
elemental
or violet sulphur bacteria
sulphur
(Chromatium).
by
green
sulphur
bacteria
Convertion of sulphuric acid to
hydrogen sulfide, is done by Sulphate Reducing Bacteria (SRB), as pure culture or mixed culture. Mixed-culture bacteria are available abundantly in nature, therefore it is potential to develop biodesulfurization. The aim of this research is to enriched mixed-culture of SRB from nature, determine source of culture bacteria and media that gives the best growth, and study sulphate reduction rate of chosen mixed-culture.
Rahmawati Lestanningsih.
F03497042,
Reduksi Sulfat Menggunakan Balden Campuran
Anaerob. Di bawah bimbingan Erliza Noor dan Linawati Hardjito.
RINGKASAN
Permasalahan lingkungan di dunia saat ini semakin kompleks yang antara lain ditandai dengan semakin tingginya tingkat pencemaran. Sulfur dioksida merupakan salah satu komponen polutan di atmosfer. Jumlah S02 berlebih di atmosfer menyebabkan hujan asam dan peningkatan jumlah pendenta penyakit pemafasan akut dan kronis. Pada tahun 1990, total emisi S02 di Asia diperkirakan mencapai sekitar 38 juta ton. Sebesar 81% di antaranya bersumber dari penggunaan bahan bakar fosil. Pencemaran oleh emisi S02 terutama terjadi di area pertambangan dan industri. Salah satu upaya penanganan telah dilakukan yaitu dengan penerapan FGD (Flue Gas Desulfurization). Teknologi FGD yang sudah diterapkan adalah penggunaan adsorben padat, proses
recovery dan perpaduan proses kimiawi-biologis. Masing-masing teknologi tersebut
masih memiliki beberapa kelemahan. Dewasa ini sedang diupayakan penanganan secara biologis sebagai alternatif yang disebut biodesulfurisasi. Biodesulfurisasi melibatkan konversi pada kondisi aerob dan anaerob. Pada kondisi aerob, S02 dikonversi menjacli sulfat dan pada kondisi anaerob, sulfat diubah menjadi hidrogen sulfida. Selanjutnya pada kondisi anaerob, H2S oleh bakteri sulfur hijau (Chlorobium) atau lembayung (Chromatium) diubah menjadi sulfur elemen. Konversi sulfat menjadi H2S dilakukan oleh bakteri pereduksi sulfat, berupa kultur mumi maupun campuran. Kultur campuran tersedia secara luas di alam sehingga potensial untuk dikembangkan dalam proses biodesulfurisasi. Penelitian ini bertujuan untuk memperkaya kultur bakteri campuran pereduksi sulfat dari alam, menentukan sumber mikroorganisme dan jenis media yang memberikan pertumbuhan terbaik dan mengkaji tingkat reduksi sutfat oleh kultur campuran terpilih. Dalam penelitian ini digunakan kultur balderi campuran yang berasal dari 3 sumber alam, yaitu pertambangan emas Gunung Pongkor-Jawa Barat (kultur I), buangan domestik (kultur II) dan kolam IPB di daerah Balumbang Jaya (kultur III). Dari ketiga sumber tersebut dikaji pertumbuhan mikroorganisme dalam media selektif untuk bakteri pereduksi sulfat yang dikemukakan oleh Stanier at a/. (1958) (media I), Reis at sf. (1992) (media II) dan Hadioetomo (1988) (media III). Pengkajian pada tahap pendahuluan meliputi perubahan pH, densitas optikal dan bobot kering. Pada tahap penelitian utama dilakukan pengkajian tingkat pendegradasian sulfat oleh kultur bakteri campuran terpilih pada tahap pendahuluan. Dan pengkajian tersebut ditunjukkan bahwa reduksi sulfat terjadi bersamaan dengan fase pertumbuhan bakteri pereduksi sulfat. Kultur bakten I mempunyai tingkat pertumbuhan terbaik, dengan j.J 1 l sebesar 0,006:!: 0,004 jam, pada media I dan 0,010:!: 0,001 jam· pada media III. Media terbaik untuk tujuan biodegradasi sulfat adalah media I dengan nilai konstanta reduksi 1 1 sulfat spesifik (�s) sebesar 0,019 :!: 0,014 9 sulfat.jam- .g ser dan 0,017 :!: 0,001 9 l sUlfat.jam' .g ser untuk kultur bakteri I dan kultur balderi III. Hasil analisa kadar sulfat menunjukkan bahwa kultur bakteri I mampu mereduksi l sulfat lebih cepat (qs = 0,019 :!:. 0 014 9 sulfat.jam-1.g ser ) dengan kemampuan sel 1 mereduksi sulfat sebesar 1,972:!: 1,417 9 sulfat.g ser pada media I. ,
Oari hasil tersebut maka dapat disarankan penggunaan kultur bakteri campuran I pada media I untuk proses biodesulfurisasi. Sementara itu untuk menghindari reoksidasi hidrogen sulfida menjadi sulfat pada proses biodesulfurisasi, perlu dilakukan kontrol terutama terhadap oksigen terlarut.
BIODATA PENULIS
Penulis dilahirkan di Brebes pada tanggal13 Juni 1979 dan pasangan S. Wannanto, BA dan Aisyah Sutjiati lrfan, BA, sebagai anak kedua dari 4 bersaudara.
Menyelesaikan pendidikan dasar di SDN 3 Brebes dan pendidikan
lanjutan di SMPN 2 Brebes dan SMUN 1 Brebes. Setamat SMU di tabun 1997, penulis melanjutkan pendidikan kesarjanaan (81) di jurusan Teknologi Industri Pertanian (TIN), Fatela, IPB melalui jalur USMI. Pada bulan Februari-April 2001 penulis berkesempatan melaksanakan praktek lapang di Pusat Pengkajian dan Penerapan Bioteknologi (PPP-Biotek), Serpong
dengan
topi!<
"Mempelajari
Aspek
Teknologi
Proses
Produksi
Eritromisin di Pusat Pengkajian dan Penerapan Bioteknologi (pPP-Biotek), Balai Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT)". Selama di IPB, penulis aktif dalam beberapa kegiatan.
Di antaranya
adalah: staf pembina Departemen BIRENA (pembinaan Remaja dan Anak), DKM Al Hurriyyah-IPB (1997-1998); staf Biro BDD, BIRENA, DKM Al Hurriyyah IPB (1998 - 2001); asisten PAI-IPB (1999-2001); Yayasao
Halalao
Thoyyiban
founder dan pengurus harlan
(2001-sekarang);
dan
staf
Departemen
Pemberdayaao DPRa-DPC Dannaga PK (2002-sekarang) serta berbagai kegiatan kepanitiaan.
UCAPAN TERIMA KASm
Alhamdulillahi rabbil 'alamin, segala puji dan syukur hanyalab bagi Allah SWT alas ralunat dan pertolongan-Nya kepada penulis sehingga karya kecil ini dapat diselesaikan. Rasa terima kasih yang mendalam ditujukan pula kepada mereka yang telah memberikan bantuan dan dukungan serta semangat kepada penulis: •
Tina, Mila dan Titin atas kebersamaan di kala senang dan susah;
•
Tini, Endah, Art alas bantuan dan semangat yang diberikan di saat-saat genting;
•
Santi, Luluk, Ummi, mbak IIa atas taushiyah yang diberikan�
•
Mbak Nanik, Yuni, Ice, Nelly, Teh Dewi, Novi, Uwie, mbak Rolunab, Hanung,
•
Hadrian, Arif yang menemani selama sidang;
lseu, Ida, Uun, Dini, Herly, Dona, Diah, Yuni, Avi,
Intan, Risris, Greiche,
Rani, Rohmah, VIiI. Mus, mbak Hestin, Susi, Heni, Eva, lin, Popie, Ani, Nia, Euis, Aan alas dukungan dan semangat yang diberikan; •
Euis, Emi, Lislis, Nur, lis dan Rani yang menjadi motivasi;
•
Dedi, Farid M., Lilik, Maya, Didit, kak Dwin, kak Dedi, kak Hera, Rozi, Syahrir,
An,
Engkun,
Farid
A.,
Inna,
Lulanan, yang
memberikan
motivasi; •
Keluarga besar YHT, DPC PK Kec. Dramaga, Al Hurriyyab dan LBA T Alif atas segala semangat yang diberikan;
•
Keluarga besar Al Iffah, Palma dan Botia atas semangat yang diberikan;
•
Semua yang telah membantu dan memberikan suatu motivasi bagi penulis_
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahi rabbil 'alamin, segala puji dan syukur banyalab bagi Allab SWT karena atas ralunat dan pertolongan-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir skripsi ini. Tulisan ini merupakan laporan dari penelitian yang penulis lakukan di laboratoriurn jurusan Teknologi lndustri Pertanian (TIN), Fatela, IPB selama kurang lebih 6 bulan sejak September 2001 sampai Februari 2002. Penelitian beIjudul "Reduksi Sulfat
Menggunakan
Bakteri Campuran
Anaeroh" ini
merupakan salah satu bentuk upaya mengatasi pennasalahan lingkungan akibat pencemaran sulfur dioksida (S02) di udara. Diharapkan hasiI penelitian ini dapat dikembangkan Iebih lanjut dalam proses biodesulfurisasi. Dalam
pelaksanaan
peneiitian
maupun
penulisan
skripsi.
penulis
menyadari adanya dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1.
Bapak, lbu, Fitriani Sulistianingsih, Nur Aulia Imaningsih, Rabmat lbnu Wibowo, dan Simbab alas segala dukungan, doa dan bantuan;
2.
Dr. Ir. Erliza Noor se1aku dosen pembimbing I atas kesabaran, bimbingan,
araban dan bantuan selama penelitian dan pembuatan skripsi 3. Dr. Ir. Linawati Hardjito, MSc. selaku pembimbing II alas bimbingan, araban
dan bantuan yang diberikan 4.
Dr. Ir. Mohammad Yani, MEng. selaku dosen penguji atas saran dan masukan yang diberikan
5.
Astrina Yulianti, Mila Herwina, Santi Rukminita, Supriadi atas segala bantuannya hingga laporan ini selesai
6. Bapak Edi, Ibu Sri, Ibu Ega, Bapak Wagimin, Ibu Rini, Ibu Kasiyati, Bapak Gunawan dan seluruh laboran jurusan TIN Penulis mengharap kritik dan saran yang membangun dari pembaca. Akhir kata, semoga usaha ini mendapat keridhoan dari Allah dan bennanfaat bagi yang membutuhkan.
Bogor, Januari 2003
penulis
iv
DAFfARISI
Halaman KATA PENGANTAR......................................................................................
IV
DAFTAR GAMBAR..................................................................................... ..
Vll
DAFTAR TABEL ............................................................................................
IX
DAFfAR LAMPlRAN ....................................................................................
X
I.
1
.
PENDAHULUAN..................................................................................... A. LATAR BELAKANG PENELlTIAN................................................. B. TUJUAN PENELlTIAN......................................................................
3
C. RUANG LINGKUP PENELITIAN ....................................................
3
TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................
4
A. Senyawa Sulfur Dan Dampak Bagi Lingkungan.................................
4
B. Disimilasi Reduksi Sulfat ............................................................... ....
6
C. Kultur Campuran Mikroba...................................................................
8
D. Bakteri Pereduksi Sulfa!......................................................................
9
E.
Medium Pertumbuban.........................................................................
12
F.
Pertumbuhan Mikroorganisme............................................................
14
G. Penanganan Lanjutan Hidrogen Sulfida..............................................
15
III. BAHAN DAN METODOLOGI PENELlTIAN .......................................
17
A. Babao Dan Alat ...................................................................................
17
1. Mikroorganisme ............................................ ........ ........................
17
2. Baban Kimia..................................................................................
18
3. Alat ................................................................................................
19
Metode Penelitian ...............................................................................
19
1. Persiapan Kultur Dan Inokulum .......... ...................... .... ...... ... ... ....
19
2. Persiapan Media Dan Kultivasi .....................................................
20
3. Penentuan Sumber Mikroorganisme Dan Media Terbaik .............
20
4. Metode Analisa..............................................................................
21
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ......................... ......... ... ...... ... ........ .. ..
23
A. Penelitian Pendahuluan............................................................. ... ... .....
23
II.
B.
.
v
.
.
.
.
.
.
