Biodegradasi limbah minyak berat (heavy oil waste / how) dengan

I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dalam menjalani kehidupan sehari-hari manusia atau aktifitasnya akan
selalu menghasilkan suatu bahan yang tidak diperlukan yang disebut sebagai
buangan atau limbah. Diantara limbah yang dihasilkan oleh manusia seperti pada
kegiatan industri adalah limbah bahan berbahaya dan beracun (B3). Penanganan
dan pengolahan limbah secara tidak tepat merupakan sebab utama terjadinya
pencemaran lingkungan. Keberadaan polutan organik pada lingkungan akan
menekan pertumbuhan organisme makro maupun mikro, hal ini disebabkan
karena bahan pencemar organik bersangkutan dapat bersifat toksik, mutagenik,
teratogenik atau karsinogenik.
Salah satu beban pencemaran yang menjadi masalah besar terhadap
keseimbangan lingkungan adalah limbah yang disebabkan oleh minyak bumi dan
limbah lain yang juga merupakan turunan dari minyak bumi, baik yang berasal
dari dan selama proses produksi, transportasi maupun akibat ceceran dan
tumpahan minyak. Peningkatan produksi minyak bumi guna mengantisipasi
kebutuhan masyarakat yang kian bertambah, memicu laju aktivitas perminyakan.
Limbah minyak bumi mengandung hidrokarbon yang relatif masih tinggi dan
beberapa senyawa lain seperti sulfur, nitrogen, oksigen dan logam-logam
termasuk logam berat, tergantung dari jenis minyak buminya.
Meningkatnya kegiatan produksi minyak bumi menyebabkan semakin
banyak limbah yang dihasilkan sehingga diperlukan berbagai upaya untuk
memecahkan masalah tersebut. Salah satu jenis minyak bumi yang sulit untuk
didegradasi adalah apa yang disebut dengan heavy oil. Heavy oil yaitu salah satu
jenis minyak mentah yang sangat dan tidak mudah mengalir serta mempunyai
viskositas yang tinggi. Karakteristik umum limbah minyak berat (heavy oil waste
/ HOW) adalah densitas (specific gravity) yang tinggi, rendah rasio hidrogen dan
karbon, residu karbon yang tinggi, dan kandungan asphaltenes, heavy metal,
sulphur and nitrogen yang tinggi.
2
Proses refining yang khusus diperlukan untuk memproduksi fraksi yang
lebih bermanfaat seperti: naphtha, kerosene, gas dan minyak.
Usaha untuk mengatasi masalah pencemaran oleh limbah minyak bumi terus
dilakukan dan dikembangkan. Metode pengolahan yang umum dilakukan adalah
metode fisika, kimia dan biologi. Seringkali ketiga metode tersebut diaplikasikan
secara bersama dan berkesinambungan untuk memperoleh hasil pengolahan yang
optimal. Salah satu metode pengolahan limbah secara biologis yang saat ini terus
dikembangkan adalah bioremediasi yang merupakan teknologi ramah lingkungan,
cukup efektif dan efisien serta ekonomis (Udiharto, 1996).
Bioremediasi secara umum dapat didefinisikan sebagai penggunaan sistem
pengolahan biologis untuk menghancurkan kontaminan atau mengurangi
konsentrasi limbah dengan mengandalkan pada peranan mikroorganisme untuk
menyerap, mendegradasi, mentransformasi dan mengimobilisasi bahan pencemar,
baik itu logam berat maupun senyawa organik.
Bioremediasi mempunyai aplikasi yang sangat luas yang seringkali tidak
dapat dilakukan oleh metoda fisika ataupun kimia. Landfarming dan slurry
bioreaktor merupakan salah satu teknologi bioremediasi yang terus dikembangkan
hingga saat ini. Slurry bioreaktor memiliki beberapa keunggulan dibandingkan
bioremediasi secara landfarming, diantaranya adalah lebih mudah dalam
mengontrol kondisi yang sesuai untuk berlangsungnya bioremediasi, dapat
dilakukan baik secara aerobik ataupun anaerobik, desorbsi dari tanah lebih mudah,
dan masa inkubasi yang lebih singkat (Admassu dan Korus, 1996)
Dengan memanfaatkan slurry bioreaktor pada teknologi bioremediasi
diharapkan dapat mereduksi dampak pencemaran limbah minyak bumi karena
bioremediasi merupakan metode alternatif yang aman dimana polutan
(hidrokarbon) dapat diuraikan oleh mikroorganisme menjadi bahan yang tidak
berbahaya seperti CO 2 dan H 2 O. Oleh karena itu perlu dikembangkan teknik
bioremediasi yang mampu menanggulangi limbah minyak bumi secara efektif dan
efisien.
3
1.2. Tujuan dan Kegunaan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah: (1) Mengkaji laju proses biodegradasi TPH
dari Heavy Oil Waste (HOW) dengan teknik bioslurry pada berbagai konsentrasi
HOW dan persen padatan menggunakan isolat bakteri Salipiger sp. MY7 dan
Bacillus altitudinis MY12 ; dan (2) Menerapkan perlakuan terbaik dari skala
laboratorium (500 ml) ke skala yang lebih besar (32 L).
Kegunaan penelitian ini adalah sebagai berikut: (1) Dapat memberikan
alternatif pemecahan pengolahan limbah minyak yang lebih efektif dan efisien
khususnya bagi dunia industri perminyakan dan bagi pengelolaan lahan dan
perairan tercemar minyak secara umum; (2) Memberikan manfaat praktis di
bidang pengelolaan lingkungan dengan metode bioremediasi limbah heavy oil ;
(3) Memperkaya khazanah ilmu pengetahuan dan teknologi di bidang
bioremediasi limbah heavy oil; dan (4) Memperkaya khazanah ilmu pengetahuan
dan teknologi di bidang mikrobiologi lingkungan.
1.3. Kerangka Pemikiran
Kerangka pemikiran untuk memecahkan permasalahan pencemaran akibat
limbah heavy oil dengan metode bioremediasi digambarkan pada Gambar 1.
Limbah heavy oil akibat kegiatan produksi minyak bumi akan mencemari tanah di
sekitar lokasi industri. Metode bioremediasi dengan menggunakan teknik
bioslurry
sebagai alternatif pengelolaan limbah heavy oil pada fase slurry
diharapkan dapat mendegradasi hidrokarbon pada limbah heavy oil dengan baik,
efektif dan efisien sehingga dapat menekan terjadinya pencemaran akibat limbah
heavy oil.
4
Pertambangan minyak bumi
Limbah
Tanah tercemar
Heavy Oil Waste
Pengolahan HOW dengan
Bioremediasi (Landfarming)
Biodegradasi tidak maksimal
Pengembangan teknik
Bioremediasi
Penggunaan bioslurry
dengan mengkombinasikan
tingkat cemaran dan persen
padatan
Teknik pengolahan HOW
yang lebih baik
(Teknik Bioslurry)
Gambar 1 Bagan kerangka pemikiran penelitian
HOW sulit terdegradasi karena mengandung PAH yang bersifat rekalsitran.
Polutan yang bersifat rekalsitran merupakan tantangan khusus bagi pengolahan
air limbah. Dalam banyak kasus air limbah seperti yang demikian bahkan tidak
bisa diolah secara biologis. Hal ini terutama karena efek toksik polutan tertentu
terhadap mikroorganisme. Oleh karena itu, untuk proses degradasi secara biologis
diperlukan keterlibatan beberapa
mikroorganisme "ahli". Mikroorganisme
5
"spesialis" ini umumnya memerlukan waktu regenerasi yang sangat lama,
sehingga tujuan teknologi adalah berjuang untuk mempertahankan jumlah dari
"spesialis" dalam sistem reaktor yang cocok, dan peningkatan konsentrasi dari
"spesialis" dalam sistem..
1.4.
Perumusan Masalah
Dengan semakin berkembangnya teknologi, kebutuhan akan penggunaan
produk-produk minyak bumi pun semakin meningkat. Hal ini selain
memberikan dampak positif juga diperoleh dampak negatif, salah satu dampak
negatif yang dihasilkan adalah terbentuknya limbah heavy oil (Heavy Oil
Waste/HOW) yang dapat mencemari lingkungan. Untuk itu perlu dilakukan
penanggulangan heavy oil waste untuk meminimalkan dampak pencemaran
yang terjadi terhadap lingkungan. Alternatif penanggulangannya adalah dengan
menggunakan teknik bioremediasi. Metode ini merupakan upaya penanganan
limbah yang ramah lingkungan, efektif dan efisien. Seberapa efektif
bioremediasi dengan teknik bioslurry dalam merombak hidrokarbon dari heavy
oil waste merupakan permasalahan yang perlu diketahui dan dikembangkan.
HOW mengandung PAH yang cukup tinggi sehingga sulit didegradasi
dengan teknik landfarming, dengan demikian perlu alternatif lain dengan teknik
bioslurry menggunakan bakteri yang mampu untuk mendegradasi PAH.
Charlena (2010) menguji kemampuan beberapa bakteri yang diisolasi dari
tanah terkontaminasi HOW dalam mendegradasi HOW yang dilakukan pada
skala laboratorium (reaktor 250 ml). Dari beberapa bakteri yang mempunyai
kemampuan dalam mendegradasi HOW diperoleh dua isolat bakteri yang
mempunyai kemampuan terbaik dalam mendegradasi HOW yaitu Salipiger sp.
MY7 dan Bacillus altitudinis
MY12. Dengan demikian perlu dilakukan
penelitian pada skala yang lebih besar dalam menguji kemampuan dua bakteri
terbaik tersebut dalam mendegradasi HOW.
6
1.5. Hipotesis
Hipotesis yang diajukan adalah:
1.
Heavy Oil Waste (HOW) dapat didegradasi oleh Salipiger sp. MY7 dan
Bacillus altitudinis MY12 yang dapat dikembangkan sebagai agen biologi
dalam proses bioremediasi dengan menggunakan teknik bioslurry dan laju
biodegradasi HOW dipengaruhi oleh tingkat padatan dan konsentrasi TPH.
2.
Hasil terbaik skala laboratorium dapat diterapkan pada bioreaktor dengan
skala yang lebih besar (32 L).