PRODUKSI BIOHIDROGEN OLEH BAKTERI
advertisement
1 PENDAHULUAN Penggunaan bahan bakar fosil menyebabkan sejumlah persoalan-persoalan seperti: keterbatasan pasokan energi bahan bakar fosil dan emisi karbon hasil pembakaran bahan bakar fosil yang menyebabkan perubahan iklim global, kerusakan lingkungan, dan penurunan kesehatan. Pencarian alternatif energi terbarukan yang ramah lingkungan menjadi salah satu solusi dalam memenuhi kebutuhan energi dan mengatasi persoalan akibat penggunaan bahan bakar fosil. Beberapa alternatif energi terbarukan yang ramah lingkungan yaitu bioetanol, biodiesel, biobutandiol, dan biohidrogen (Bio-H2). Biohidrogen merupakan energi masa depan yang menarik banyak perhatian baik dari kalangan ilmuan maupun politisi dunia. Hidrogen merupakan sumber energi yang bersih dan efisien karena proses pembakaran hidrogen di udara hanya menghasilkan uap air dan energi panas (Mahyudin & Koesnandar 2006). Nilai panas yang dihasilkan pada pembakaran hidrogen adalah 282.119 kJ per mol H2O yang dihasilkan. Nilai tersebut lebih tinggi dari panas hasil pembakaran bahan bakar fosil (Chen et al. 2005). Hidrogen merupakan energi baru dan dapat diperbaharui. Senyawa hidrogen berada melimpah di alam baik dalam gas maupun dalam bentuk komponen yang mengandung hidrogen seperti: biomasa, bahan bakar fosil, dan air. Hidrogen dapat dihasilkan dari berbagai substrat atau bahan baku yang mengandung hidrogen. Berbagai metode yang digunakan untuk menghasilkan hidrogen memerlukan sumber energi berupa panas, elektrolitik, dan energi cahaya. Produksi hidrogen secara biologi berbeda dari cara kimia atau elektrokimia, yaitu dapat dilakukan pada tekanan dan suhu normal (Kotay & Das 2008). Produksi hidrogen secara biologis dapat menggunakan limbah organik sebagai substrat fermentasi sehingga membantu dalam menangani limbah-limbah organik dan membuat produksi hidrogen lebih ekonomis. Sejumlah spesies mikrob dari berbagai taksa dan tipe fisiologi mampu menghasilkan hidrogen, di antaranya adalah sianobakteria, bakteri anaerob, dan bakteri fotosintetik. Mikrob tersebut memproduksi hidrogen dengan sistem fermentasi dengan bantuan energi cahaya. Proses fermentasi tersebut menggunakan substrat organik dan cahaya untuk membentuk adenosin trifosfat (ATP) dan ferredoksin tereduksi (Fdred), kemudian enzim nitrogenase menggunakan ATP dan Fdred untuk menghasilkan hidrogen, sehingga produksi hidrogen lebih efisen. Jenis fermentasi tersebut dikenal dengan fotofermentasi. Menurut Koku et al. (2002), bakteri fotosintetik merupakan jenis mikrob yang menguntungkan untuk produksi hidrogen dalam skala besar. Bakteri fotosintetik nonsulfur menghasilkan hidrogen menggunakan senyawa organik dan energi cahaya. Bakteri tersebut memiliki kemampuan tinggi dalam mengkonversi substrat secara efisien dan dapat menggunakan secara luas berbagai susbtrat baik untuk pertumbuhan maupun produksi hidrogen. Efisiensi energi cahaya untuk memproduksi hidrogen oleh bakteri fotosintetik lebih tinggi dibandingkan sianobakteria. Rhodobium marinum (ATCC 35675) merupakan salah satu contoh bakteri fotosintetik ungu nonsulfur yang dapat memproduksi H2 (Hiraishi 1995). Produksi biohidrogen oleh bakteri fotosintetik ungu nonsulfur melibatkan enzim nitrogenase dan hidrogenase. Namun, sejak produksi hidrogen lebih diutamakan pada nitrogenase, aktivitas hidrogenase ini terabaikan. Aktivitas nitrogenase pada bakteri ini terstimulasi kuat oleh cahaya. Pola iluminasi saat periode terang dan gelap juga berpengaruh besar dalam kestabilan aktivitas nitrogenase. Kerja nitrogenase dalam menghasilkan hidrogen memerlukan sejumlah besar ATP dan energi tereduksi yang didapatkan dari hasil fotosistem bakteri tersebut (Meyer et al. 1978). Penelitian tentang pengaruh cahaya ultraviolet (UV) dan warna (merah, biru, kuning) terhadap produksi hidrogen oleh Rhodobium marinum belum dilakukan. Tujuan penelitian ini adalah menentukan cahaya efektif dari cahaya UV dan warna (merah, biru, kuning) bagi bakteri fotosintetik R. marinum untuk memproduksi hidrogen secara maksimum. Hipotesis penelitian ini adalah cahaya UV yang memiliki energi lebih tinggi dibandingkan cahaya tampak atau cahaya tampak (merah, kuning, biru) menjadi panjang gelombang maksimum bagi R. marinum dalam menghasilkan hidrogen secara maksimum. Hasil penelitian ini diharapkan memberi informasi lebih lanjut mengenai cahaya UV atau warna dalam menghasilkan hidrogen secara maksimum dan bermanfaat untuk perencanaan produksi hidrogen skala besar.
