Apa itu BIOREMEDIASI ? ?

Definisi

Bioremediasi adalah proses degradasi biologis dari sampah organik pada kondisi terkontrol menjadi suatu bahan yang tidak berbahaya atau konsentrasinya di bawah batas yang ditentukan oleh lembaga berwenang.

        Sedangkan menurut United States Environmental Protection Agency, bioremediasi adalah suatu proses alami untuk membersihkan bahan-bahn kimia berbahaya. Ketika mikroba mendegradasi bahan berbahaya tersebut,akan dihasilkan air dan gas tidak berbahaya seperti CO₂.

Prinsip Bioremediasi

Bioremediasi merupakan proses yang memanfaatkan makhluk hidup terutama  mikroorganisme. Mikroorganisme yang umumnya digunakan sebagai agen bioremediasi adalah bakteri, jamur, atau tanaman. Mikroorganisme yang digunakan dapat berupa indigenus mikroorganisme yang berasal dari daerah yang terkontaminasi yang kemudian dikembangkan sebagai biostimulasi atau bioaugmentasi.

Bioremediasi menjadi efektif jika mikroorganisme harus kontak secara enzimatis pada polutan dan merubahnya menjadi bahan yang didak berbahaya. Efektifitas bioremediasi tercapai jika kondisi lingkungan mendukung pertumbuhan dan aktivitas mikroba.

Bioremediasi memiliki keterbatasan antara lain tidak bisa mendegradasi senyawa organik terklorinasi dan hidrokarbon aromatik dalam jumlah tinggi. Namun, pemanfaatan bioremediasi ini lebih murah dari pada jika menggunakan penanganan secara fisik dan kimia. Bioremediasi juga dapat menurunkan kontaminan secara efektif walaupun prosesnya membutuhkan waktu yang lama. Kelebihan Bioremediasi:

1.Lebih murah dibandingkan metode remediasi laiinya

2.Dapat dikombinasikan dengan tekologi laiinya

3.Tidak menghasilkan waste product

Faktor-Faktor Bioremediation

Faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi bodegradasi adalah faktor mikrobial, temperatur, nutrien, tipe tanah, pH, kadar air/kelembaban, dan potensial redoks.

Mikroba untuk Proses Bioremediasi

Berdasarkan kemampuan untuk mendegradasi atau meremediasi, mikroorganisme dikelompokkan menjadi:

 1. Aerobik

mikroorganisme yang membutuhkan oksigen untuk pertumbuhannya. Misal: Pseudomonas, Alcaligenes, Sphingomonas, Rhodococcus, dan Mycobacterium. Mikroba ini dapat mendegradasi pestisida, hidrokarbon, alkana dan senyawa poliaromatik.

 2. Anaerobik

Mikroorganisme yang tidak membutuhkan oksigen untuk pertumbuhannya, biasanya digunakan untuk mendegradasi Polychorinated biphenyls (PCBs).

3. Jamur Ligninolitik

Umumnya digunakan untuk meremediasi polutan yang bersifat toksik dan presisten. Misalnya: Phanaerochaete chrysosporium

4. Metilotrop

Merupakan bakteri aerobik yang mengunakan metan sebagai sumber karbon dengan menggunakan enzim methane monooxygenase.

Faktor Lingkungan

Agar dapat melakukan bioremediasi pada lingkungan yang terpolusi, mikroorganisme harus distimulasi pertumbuhan dan aktivitasnya. Biostimulasi umumnya berupa nutrien yang dibutuhkan untuk pertumbuhannya. Nutrien tersebut meliputi nitrogen, karbon dan fosfor. Penambahan senyawa tertentu dapat menstimulasi dan mempertahankan aktivitas mikroorganisme dalam mendegradasi seperti penambahan reseptor elektron (nitrat, oksigen), nutrien (nitrogen, fosfor) dan sumber energi (karbon). Karbon umumnya berperan sebagai faktor pembatas bagi pertumbuhan mikroorganisme dalam berbagai sistem natural.

Selain itu, pertumbuhan dan aktivitas mikroorganisme juga dipengaruhi oleh kondisi lingkungan meliputi pH, temperatur, dan kelembaban. Walaupun mikroorganisme tersebut diisolasi dari daerah dengan kondisi ekstrim, tetapi mikroba tersebut tetap memiliki kondisi optimum pertumbuhan.

Metabolisme Miroorganisme dalam Bioremediasi

Berdasarkan model metabolisme mikroorganisme dalam mendegradasi, terdiri atas:

1.  Aerobik

Transformasi terjadi ketika terdapat molekul oksigen sebagai aseptor elektron

2.  Anaerobik

Reaksi yang terjadi apabila tidak ada molekul oksigen, dapat meliputi respirasi anaerobik, fermentasi, dan fermentasi methane.

Respirasi anaerobik: nitrat, sulfat, dan thiosulfat sebagai aseptor elektron. Nitrat terdenitrifikasi oleh organisme pereduksi nitrat, sedangkan sulfat oleh organisme pereduksi sulfat.

Fermentasi: komponen organik berperan sebagai donor dan aceptor elektron.

Fermentasi methane: pemecahan komponen organik secara biokimia menjadi CH₄ dan CO₂.

Strategi Bioremediasi

Berdasarkan tingkat kejenuhan dan aerasi area, bioremediasi dibagi menjadi 2 yaitu teknik in situ dan ex situ

a.      Bioremediasi In Situ

Merupakan metode dimana mikroorganisme diaplikasikan langsung pada tanah atau air dengan kerusakan yang minimal. Bioremediasi (In situ bioremidiation) juga terbagi atas:

• Biostimulasi/Bioventing: dengan penambahan nutrient (N, P) dan aseptor elektron (O₂) pada lingkungan pertumbuhan mikroorganisme untuk menstimulasi pertumbuhannya. 
• Bioaugmentasi: dengan menambahkan organisme dari luar (exogenus microorganism) pada subpermukaan yang dapat mendegradasi kontaminan spesifik. 
• Biosparging: dengan menambahkan injeksi udara dibawah tekanan ke dalam air sehingga dapat meningkatkan konsentrasi oksigen dan kecepatan degradasi.

b.      Bioremediasi Ex Situ

Merupakan metode dimana mikroorganisme diaplikasikan pada tanah atau air terkontaminasi yang telah dipindahkan dari tempat asalnya. Teknik ek situ terdiri atas:

• Landfarming: teknik dimana tanah yang terkontaminasi digali dan dipindahkan pada lahan khusus yang secara periodik diamati sampai polutan terdegradasi.
• Composting: teknik yang melakukan kombinasi antara tanah terkontaminasi dengan tanah yang mengandung pupuk atau senyawa organik yang dapat meningkatkan populasi mikroorganisme.
• Biopiles: merupakan perpaduan antara landfarming dan composting.
• Bioreactor: dengan menngunakan aquaeous reaktor pada tanah atau air yang terkontaminasi.

 Aplikasi Bioremediasi

a.      Degradasi Plastik

Saat ini plastik dan polimer sintetik semakin meluas penggunaan dan produksinya. Plastik ini dibuat dari senyawa petrokimia yang bersifat persisten pada lingkungan dan merupakan salah satu penyebab polusi yang paling tinggi. Plastik petrokimia ini membutuhkan waktu ratusan tahun untuk didegradasi. Beberapa usaha mengurangi polusi akibat plastik tersebut dengan:

• Photobiodegradable plastics. Polimer yang berubah strukturnya ketika diberi perlakuan dengan radiasi UV membentuk material yang biodegradable
• Starch-linked biodegradable plastics. Pati yang digabungkan pada struktur plastik sehingga dapat didegradasi oleh mikroba
• Bacterial plastics. Sejumlah mikroba yang secara natural memproduksi polimer biodegradable yang sesuai untuk industri plastik. Misalnya bakteri Alcaligenes eutrophus memproduksi polyester poly-beta-hydroxybutyrate (PHB) sebagai simpanan sisa karbon. Unit monomer dari PHB adalah beta-hydroxybutyrate. Kekuatan, fleksibilitas, dan kristalinitas dari polimer tersebut dipengaruhi oleh jumlah unit penyusunya, media, dan tipe bakteri yang digunakan untuk memproduksi polimer tersebut. Faktor utama yang membatasi penggunaan PHB adalah sifatnya yang rapuh.
• GMO yang memproduksi plastik. Dengan memasukkan gen dari bakteri penghasil PHB ke tanaman sehingga diharapkan menghasilkan tanaman transgenik penghasil plastik. Namun hal ini masih memerlukan penelitian lebih lanjut untuk mengatahui dampak tingginya PHB terhadap lingkungan. Masih terlalu dini dan beresiko menumbuhlan PHB dalam skala besar.

b.      Degradasi Hidrokarbon Alifatik

Hidrokarbon alifatik didegradasi secara aerobik oleh bakteri, fungi atau yeast. Reaksi degradasinya meliputi oksidasi pada ujung metil: alkana → alkohol → asam lemak → keton → CO₂ dan H₂O. Hidrokarbon rantai pendek, hidrokarbon dengan rantai cabang atau berbentuk cincin lebih sulit untuk didegradasi. 

c. Degradasi Hidrokarbon Aromatik
       Mikroorganisme mampu mendegradasi hidrokarbon aromatis cincin tunggal secara aerobik. Hidrokarbon aromatik dengan dua atau tiga cincin seperti naphthalene, anthracene, dan phenanthrene dapat didegradasi secara lambat ketika terdapat oksigen. Sedangkan hidrokarbon aromatik dengan emat cicin sulit didegradasi da bersifat presistent. 

d. Degradasi Hidrokarbon Alifatik Terklorinasi

Degradasi dapat berlangsung secara kimiawi atau biologis. Degradasi dengan menggunakan mikroorganisme hanya menghasilkan degradasi parsial. Hanya sedikit karbon terklorinasi yang dapat digunakan sebagai substrat primer untuk sumber energi dan pertumbuhan.