TWEEN 80 SEBAGAI PENINGKAT KINERJA BAKTERI PENDEGRADASI MINYAK BUMI
RUSKAM SISWANTO
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007
Karya ilmiah ini kupersembahakan untuk: Ayah, Ibu, Adik, Istriku Ernie Susilowati, dan Anakku Ahmad Daffa’ Fatih Aljabbar,, yang baru berusia 1 tahun
ABSTRAK RUSKAM SISWANTO. Tween 80 sebagai Peningkat Kinerja Bakteri Pendegradasi Minyak Bumi. Dibimbing oleh MUHAMMAD FARID dan PANCA DEWI MANU HARA KARTI. Bioremediasi merupakan proses pemulihan secara alami menggunakan mikroorganisme untuk menghancurkan atau mendegradasi senyawa berbahaya hingga sedikit berbahaya atau bahkan menjadi tidak berbahaya (tidak beracun). Sebagai teknologi baru alternatif, bioremediasi diperkirakan mampu memulihkan tanah terkontaminasi hidrokarbon minyak bumi. Penelitian bioremediasi ini menggunakan isolat bakteri dan dikerjakan pada skala laboratorium. Sebelum bakteri diaplikasikan pada media tanah terkontaminasi minyak bumi, mikroorganisme tersebut diinokulasikan pada media cair -Bushnell-Hess yang mengandung 2 % (b/v) minyak bumi untuk diseleksi. Hanya satu isolat bakteri yang diaplikasikan pada tanah terkontaminasi minyak bumi buatan dengan konsentrasi 50000 ppm (5 %). Agar bakteri mudah mendegradasi hidrokarbon minyak bumi, maka pada penelitian ini ditambahkan juga surfaktan nonionik sebagai pendispersi dan pengemulsi pada dua konsentrasi, yaitu 100 ppm dan 200 ppm. Residu hidrokarbon minyak bumi diukur menggunakan metode gravimetri. Selama 4 minggu pengolahan hidrokarbon dalam tanah dengan 100 ppm surfaktan mampu menurunkan kontaminan minyak bumi hingga 53.53 %, sedangkan tanah dengan penambahan 200 ppm surfaktan mampu menurunkan kontaminan hingga 49.23 %. Hal ini disebabkan surfaktan dengan konsentrasi 100 ppm memiliki stabilitas emulsi paling tinggi dibanding dengan konsentrasi 200 ppm.
ABSTRACT Bioremediation is a treatment process that uses naturally occurring microorganisms to break down, or degrade, hazardous substances into less toxic or nontoxic substances. As a new alternative technology, bioremediation is expected to be able to remediate hydrocarbon of petroleum-contaminated soils. This bioremediation experiment used bacteria and conducted in a laboratory scale. Applied to contaminated soil, microbe were inoculated in liquid medium /Bushnell-Hess containing crude oil 2% (b/v) for selection. One microbe was applied to an artificial contaminated soil with concentration 50000 ppm (5%). To make microbe eat easly petroleum hydrocarbon in this research surfactants ionic were added as a dispersion and emulsifiers in two concentrations, there were 100 ppm and 200 ppm. The residue of total petroleum hydrocarbon was measured using a gravimetric method. During four weeks of treatment, the hydrocarbons content on soil with 100 ppm surfactants decreased up to 53.53%. Where as the hydrocarbon content on soil with 200 ppm surfactant decreased up to 49.23%. Surfactants with 100 ppm concentration showed stability emulsion higher than the 200 ppm contentration.
TWEEN 80 SEBAGAI PENINGKAT KINERJA BAKTERI PENDEGRADASI MINYAK BUMI
RUSKAM SISWANTO
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2007
Judul Nama NIM
: TWEEN 80 SEBAGAI PENINGKAT KINERJA BAKTERI PENDEGRADASI MINYAK BUMI : Ruskam Siswanto : G01400033
Menyetujui Pembimbing I,
Pembimbing II,
Drs. Muhammad Farid NIP 132002064
Dr. Ir. Panca DMH Karti, MSi NIP 131672157
Mengetahui Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor
Dr. Drh. Hasim, DEA NIP 131578806
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Tema yang dipilih dalam penelitian ini ialah bioremediasi, dengan judul Twenn 80 sebagai Peningkat Kinerja Bakteri Pendegradasi Minyak Bumi. Penelitian ini dilakukan dari bulan Februari 2004 sampai Juli 2005, di Laboratorium Terpadu, Laboratorium Kimia Organik, dan Laboratorium Bioteknologi Hutan dan Lingkungan PAU, IPB Bogor. Penelitian ini dibiayai oleh Laboratorium Terpadu. Dalam penyusunan laporan ini penulis banyak mendapatkan bantuan, bimbingan, dan arahan dari berbagi pihak. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada Bapak Drs M Farid dan Dr Panca DMH Karti selaku pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan karya tulis ini. Penghargaan penulis sampaikan kepada Bapak Sabur, Ibu Yeni, Ibu Aah, Mas Tony, Pak Kosasih, dan Mas Khotib atas bantuannya. Selain itu, ucapan terima kasih sebesar-besarnya kepada Wisnu, Jamilah, Hisam, Ira, Aqwin, Kristiani, Mamak, dan Ulfa atas kerja samanya yang kompak serta teman-teman Kimia 37 yang telah membantu selama pengumpulan data dan penyusunan karya ilmiah ini. Ungkapan terimakasih juga kepada orang tua, adikadikku tercinta, Puji, dan Deni, serta tidak lupa kepada istriku tersayang Ernie dan anakku Daffa’ atas kasih sayang dan doanya. Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, November 2007
Ruskam Siswanto
RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 24 Juni 1982 dari ayah Bambang Siswojo dan ibu Rupi’ah. Penulis merupakan putra pertama dari tiga bersaudara. Tahun 2000 penulis lulus dari SMAN 22 dan pada tahun yang sama lulus seleksi masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Penulis memilih Program Studi Kimia, Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama mengikuti perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten praktikum mata kuliah Kimia Organik I pada tahun ajaran 2003/2004; Kimia Organik II pada tahun ajaran 2002/2003 dan 2003/2004; Teknik Laboratorium Kimia Organik (TLKO) pada tahun ajaran 2004/2005; Kimia Bahan Alam pada tahun ajaran 2003/2004; Kimia Dasar I pada tahun ajaran 2002/2003 dan 2003/2004; Kimia Dasar II 2002/2003 dan 2003/2004. Pada tahun 2000 penulis melaksanakan praktik kerja lapangan di Balai Besar Kimia dan Kemasan.
DAFTAR ISI DAFTAR TABEL............................................................................................ vii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... vii DAFTAR LAMPIRAN.................................................................................... vii PENDAHULUAN ...........................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA Minyak Bumi ....................................................................................... Cemaran Minyak Bumi ........................................................................ Bioremediasi ........................................................................................ Mikroorganisme Pendegradasi............................................................. Surfaktan ..............................................................................................
1 1 2 2 2
BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat..................................................................................... Metode .................................................................................................
3 3
HASIL DAN PEMBAHASAN Peremajaan Isolat ................................................................................. Ekstraksi............................................................................................... Kurva Baku Populasi ........................................................................... Seleksi Mikroorganisme ...................................................................... Pengaruh Tween 80 terhadapDegradasi............................................... Pengamatan Kadar HMB dan Degradasi ............................................. Pengamatan pH ....................................................................................
4 4 4 5 5 6 6
SIMPULAN DAN SARAN .............................................................................
7
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................
7
LAMPIRAN.....................................................................................................
9
DAFTAR TABEL Halaman 1. Jenis dan contoh surfaktan ......................................................................... 3 2. Populasi mikroorganisme pada rapat optik 0.6 ..........................................
5
3. Hasil seleksi beberapa isolat bakteri ..........................................................
5
DAFTAR GAMBAR Halaman 1. Kurva pertumbuhan biakan mikroorganisme.............................................
4
2. Ekstrak n-heksana sebelum ditambah silika gel (a), dan ekstrak nheksana setelah ditambah silika gel (b)......................................................
4
3. Kadar minyak tiap minggu (a), dan kurva degradasi (b) ...........................
6
4. Perubahan pH tanah tiap minggu ...............................................................
7
5. Kadar lumas tiap minggu ...........................................................................
7
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Pembuatan Media Bushnell-Hass (BHM).................................................. 10 2. Kurva baku populasi beberapa isolat ......................................................... 10 3. Uji beda nyata “Isolat Bakteri” .................................................................. 11 4. Uji beda nyata kadar minyak tiap minggu ................................................. 12
PENDAHULUAN Minyak bumi merupakan sumber energi yang paling banyak digunakan di dunia, dihasilkan mencapai tiga milyar ton per tahun. Indonesia memiliki sumber daya alam yang melimpah, salah satunya ialah minyak bumi. Indonesia merupakan salah satu penghasil terbesar minyak bumi di dunia. Penambangan minyak di Indonesia memberikan kontribusi pada sumber energi, pemasukan devisa negara, dan penyediaan lapangan kerja. Penambangan minyak memberikan nilai bagi perekonomian dan lingkungan. Selain memberikan nilai positif penambangan minyak juga memberikan dampak negatif, contoh dampak negatif dari penambangan minyak bumi diantaranya akumulasi lumpur minyak dan limbah cair, tumpahan minyak bumi dan produk penyulingannya, kebocoran pipa minyak, dan rembesan dari tempat penyimpanan. Cemaran minyak dapat mencemari tanah, air tanah, dan permukaan air. Pencemaran pada lingkungan akan mengurangi kualitas dan daya dukung lingkungan terhadap mahluk hidup. Pencemaran lingkungan juga terjadi akibat kecelakaan yang terjadi pada saat pengangkutan seperti tabrakan atau lainnya. Pemulihan kondisi lingkungan yang tercemar dapat dilakukan dengan metode fisika, kimia, dan biologi. Pemulihan secara fisika dan kimia memberikan hasil yang memerlukan waktu relatif lebih singkat namun memberikan efek kerusakan bagi lingkungan. Melalui metode biologi relatif tidak merusak lingkungan. Metode ini menggunakan mikroorganisme (bakteri dan kapang) serta tanaman. Penanggulangan dengan menggunakan mikroorganisme dikenal sebagai bioremediasi. Mikroorganisme berpatisipasi dalam mengurangi cemaran minyak dengan cara memanfaatkan unsur karbon yang ada pada minyak bumi dan mengoksidasinya menjadi CO2 dan H2O, sedangkan penguraian parsial akan menghasilkan asam lemak dan alkohol. Bakteri dapat memutuskan rantai karbon minyak bumi pada kondisi aerob maupun anaerob. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh mikroorganisme pendegradasi minyak bumi terbaik dan mempelajari korelasi konsentrasi terbaik Tween 80 terhadap proses biodegradasi minyak bumi dalam media tanah. Hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini ialah setiap mikroorganisme yang mampu
mendegradasi minyak bumi memiliki kinerja yang berbeda. Selain itu, penambahan surfaktan diperkirakan dapat memperbesar kinerja bakteri pendegradasi minyak bumi.
TINJAUAN PUSTAKA Minyak Bumi Minyak bumi merupakan salah satu sumber energi yang digunakan oleh manusia yang terbentuk dari pelapukan tumbuhan, hewan, dan mikroorganisme yang tertimbun di dalam lapisan kerak bumi selama berjutajuta tahun. Oleh karena itu, minyak bumi bersama gas alam dan batubara disebut bahan bakar fosil. Minyak yang diperoleh dari tambang ialah minyak mentah yang belum dapat digunakan sebagai bahan bakar. Pengolahan minyak bumi dilakukan dengan cara destilasi bertingkat yaitu pemisahan berdasarkan perbedan titik didih (Wisjnuprapto & Kardena 2000). Minyak bumi merupakan campuran dari berbagai jenis hidrokarbon dengan komponen terbesar alkana dan sikloalkana dengan sedikit senyawa nitrogen (0.01 sampai 0.09%) dan belerang (0.1 sampai 7 %). Fraksi hidrokarbon yang diperoleh terdiri atas 1) Fraksi gas (C1 – C4) dengan titik didih dibawah 30°C terutama digunakan untuk bahan bakar LPG dan LNG), 2) Fraksi bensin (C5 – C10) dengan titik didih antara 30°C – 180°C terutama digunakan untuk bahan bakar motor, 3) Fraksi minyak tanah (C11 – C12) dengan titik didih antara 180°C – 230°C terutama digunakan untuk bahan bakar dan penerangan, 4) Fraksi minyak diesel (C13 – C17) dengan titik didih 230°C – 305°C terutama digunakan untuk bahan bakan diesel, 5) Fraksi residu (C18 – C25) dengan titik didih 305°C – 405°C terutama digunakan untuk pelumas, membuat lilin dan aspal (Brody 1990). Cemaran Minyak Bumi Bahan cemaran dari eksplorasi minyak bumi dapat berupa cairan atau padatan. Bahan cemaran tersebut mengandung senyawa yang terdapat pada minyak bumi, fraksi ringan terdiri atas alkana ringan (C5-C18), alkana berat, aromatis ringan (2 cincin). Fraksi berat terdiri atas alkana berat, aromatis berat, aspal, dan resin. Resin merupakan campuran senyawa hidrokarbon yang memiliki atom N, O, atau S. Cemaran padat hasil eksplorasi minyak berupa lumpur minyak yang berasosiasi
