Full Paper - ePrints Sriwijaya University

STUDI PENGGUNAAN BAKTERI INDIGEN PETROFILIK DALAM PROSES
BIOREMEDIASI HIDROKARBON MINYAK BUMI DI
WILAYAH SUMATERA BAGIAN SELATAN
Oleh:
Munawar1), S. P. Estuningsih1), B. Yudono2), M. Said3), and Salni1)
1)
Jurusan Biologi, Fakultas MIPA, Universitas Sriwijaya
Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Sriwijaya
3)
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sriwijaya
2)
ABSTRACT
Research about study the usage of petrophilic indigenous bacteria in petroleum hydrocarbon
bioremediation process at south sumatera region has been conducted. The aim of this research is to
know activity of petrophilic indigenous bacteria in bioremediation process of petroleum hydrocarbon
at some petroleum hydrocarbon contaminated area in south sumatera. This Research is conducted in
three petroleum hydrocarbon contaminated area, consisted of subprovince Muara Enim (E:104o 07’
17.4”; S:003o 15’ 42.3”), Muba (E:104o 07’ 23.1”; S:02o 34’ 58.3”), and Muara Jambi (E:103o 30’
07.10“; S:01o 46’ 26.00”). Each contaminated area of petroleum hydrocarbon have been sampling
consisted of the soil, water, and sediment, hereinafter of each samples isolated petrophilic bacteria.
Bacteria isolates have been selected and optimized to increase activity. Petrophilic bacterium isolated
that already optimized were used to bioremediation process of petroleum hydrocarbon at contaminated
area in accordance with come isolates. The result of research indicates that velocity of degradation
Total Petroleum Hydrocarbon (TPH) at three locations is 5.19% week-1; 5.27% week-1; 5.33% week-1
successively Muara Enim, Muba, and Muara Jambi. Whereas bacteria population at three locations
range from 108 up to 1011 cfu/gram of soil. This result indicate that petrophilic indigenous bacteria that
already optimized becomes more effective used at bioremediation process of contaminated soil by
petroleum hydrocarbon.
Key words: petrophilic indigenous bacteria, bioremediation, petroleum hydrocarbon, south sumatera
ABSTRAK
Penelitian tentang studi penggunaan bakteri indigen petrofilik dalam proses bioremediasi hidrokarbon
minyak bumi di wilayah sumatera bagian selatan telah dilakukan. Tujuan penelitian ini adalah untuk
mengetahui aktivitas bakteri indigen petrofilik dalam menurunkan kadar cemaran hidrokarbon minyak
bumi di beberapa lokasi tercemar hidrokarbon minyak bumi di sumatera bagian selatan. Penelitian ini
dilakukan di tiga lokasi yang tercemar hidrokarbon minyak bumi meliputi kabupaten Muara Enim
(E:104o 07’ 17,4”; S:003o 15’ 42,3”), Muba (E:104o 07’ 23,1”; S:02o 34’ 58,3”), dan Muara Jambi
(E:103o 30’ 07,10”; S:01o 46’ 26,00”). Masing-masing area terkontaminasi hidrokarbon minyak bumi
diambil sampel berupa tanah, air, dan sedimen, selanjutnya dari setiap sampel diisolasi bakteri
petrofilik. Isolat yang diperoleh diseleksi dan dioptimasi sehingga aktivitasnya meningkat. Isolat
bakteri petrofilik yang sudah dioptimasi digunakan untuk proses bioremediasi hidrokarbon minyak
bumi pada lokasi yang tercemar sesuai dengan asal isolat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa laju
penurunan Total Petroleum Hydrocarbon (TPH) pada tiga lokasi adalah 5,19%/minggu;
5,27%/minggu; 5,33%/minggu berturut-turut lokasi Muara Enim, Muba, dan Muara Jambi. Sedangkan
populasi bakteri pada tiga lokasi berkisar antara 108 sampai 1011 cfu/gram tanah. Hasil tersebut
menunjukkan bahwa bakteri petrofilik indigen yang telah dioptimasi menjadi lebih efektif digunakan
pada proses bioremediasi tanah terkontaminasi hidrokarbon minyak bumi.
Kata kunci: bakteri indigen petrofilik, bioremediasi, hidrokarbon minyak bumi, sumatera selatan
I.
PENDAHULUAN
Wilayah Sumatera bagian selatan merupakan daerah yang banyak terdapat industri minyak
bumi, baik
hulu maupun hilir. Meningkatnya kegiatan eksplorasi dan produksi minyak bumi,
membawa konsekuensi dilakukannya pengelolaan secara komprehensif, sehingga dampak negatif
yang ditimbulkan akibat kegiatan tersebut dapat diminimalisasi. Salah satu dampak negatif kegiatan
eksplorasi dan produksi minyak bumi adalah tercemarnya lingkungan oleh hidrokarbon petroleum.
Pencemaran lingkungan oleh hidrokarbon petroleum dapat terjadi akibat adanya limbah dari tank
cleaning, kebocoran pipa, tumpahan atau ceceran crude oil selama proses eksplorasi, produksi, dan
transportasi ataupun peristiwa kecelakaan seperti terjadinya semburan liar dari sumur minyak yang
sudah ada.
Akibat yang ditimbulkan dalam jangka panjang terhadap lingkungan terestrial maupun
lingkungan akuatik yang tercemar adalah menurunnya kualitas lingkungan sehingga biota yang
menempati lingkungan tersebut terganggu. Disamping itu, penurunan kualitas lingkungan akibat
terkontaminasi hidrokarbon petroleum dapat mengurangi fungsi lingkungan, terutama sebagai habitat
biota yang memberi kontribusi terhadap keseimbangan ekologis.
Salah satu upaya untuk mengurangi dampak negatif akibat kegiatan di atas adalah melakukan
pengolahan limbah hidrokarbon petroleum atau meremediasi lingkungan yang tercemar oleh
hidrokarbon petroleum. Upaya tersebut dikenal dengan bioremediasi atau pengolahan secara biologis.
Bioremediasi merupakan salah satu teknologi pengolahan limbah atau lingkungan yang tercemar
dengan memanfaatkan potensi biota lokal yang berasal dari lingkungan tempat limbah atau lingkungan
yang tercemar itu berada. Biota lokal salah satunya adalah bakteri indigen yang bersifat petrofilik yaitu
mampu mendegradasi komponen hidrokarbon yang terdapat dalam limbah atau lingkungan yang
tercemar hidrokarbon petroleum. Bakteri indigen merupakan bakteri pribumi sehingga sudah
teradaptasi dengan berbagai faktor lingkungan di habitat asalnya. Bakteri petrofilik yang berasal dari
lingkungan yang tercemar hidrokarbon petroleum sudah teradaptasi dengan faktor lingkungan yang
ada, sehingga memungkinkan mempunyai kemampuan biodegradasi maksimal di lingkungan tersebut.
Proses biodegradasi senyawa hidrokarbon petroleum dipegaruhi oleh beberapa faktor utama yaitu
bakteri petrofilik yang melakukan biodegradasi, faktor lingkungan selama proses biodegradasi, dan
nutrien yang dibutuhkan. Jenis-jenis bakteri petrofilik dapat secara maksimal melakukan degradasi
jika faktor lingkungan yang ada sesuai dan nutrien yang dibutuhkan dipenuhi (Mehrasbi et al., 2003;
Munawar and Said, 2007; Munawar et al., 2007)
Studi ini bertujuan untuk mengetahui aktivitas bakteri indigen petrofilik dalam menurunkan
kadar cemaran hidrokarbon petroleum di beberapa lokasi tercemar oleh hidrokarbon petroleum di
sumatera bagian selatan. Penelitian ini dilakukan di tiga lokasi yang tercemar hidrokarbon minyak
bumi meliputi kabupaten Muara Enim (E:104o 07’ 17,4”; S:003o 15’ 42,3”), Muba (E:104o 07’ 23,1”;
Makalah seminar PIT-PERMI, Purwokerto, 22-23 Agustus 2008
Halaman 2 dari 8 halaman
S:02o 34’ 58,3”), dan Muara Jambi (E:103o 30’ 07,10”; S:01o 46’ 26,00”). Masing-masing lingkungan
tersebut berturut-turut mewakili pencemaran hidrokarbon petroleum akibat semburan liar sumur
minyak, akibat tumpahan dari tangki penampungan, dan akibat proses eksplorasi produksi.
II.
MATERI DAN METODE
Isolasi dan identifikasi bakteri indigen petrofilik
Isolasi bakteri indigen petrofilik dilakukan terhadap sampel berupa tanah, air, dan sedimen yang
diambil dari tiga lokasi yang tercemar hidrokarbon petroleum yaitu dari kabupaten Muara Enim,
kabupaten Muba, dan kabupaten Muara Jambi. Masing-masing jenis sampel dari setiap lokasi
selanjutnya dilakukan isolasi terhadap bakteri indigen petrofilik. Setiap jenis sampel dikultur dalam
medium Zobell cair, selanjutnya ditumbuhkan dalam medium selektif yang hanya mempunyai satu
sumber karbon berupa hidrokarbon petroleum (Munawar, 1999; Hary dkk., 2006).
Identifikasi dilakukan berdasarkan karakter secara morfologi yang meliputi morfologi koloni
dan sel, serta serangkaian uji-uji fisiologi yang biasa digunakan untuk identifikasi bakteri.
Karakteristik setiap isolat yang diperoleh dicocokan dengan buku Bergey’s Manual of Determinative
Bacteriology (Buchanan and Gibbons, 1974).
Persiapan kultur bakteri indigen petrofilik
Masing-masing isolat bakteri yang diperoleh dari setiap lokasi dibuat kultur campur
menggunakan medium Mineral Salt Medium (MSM) cair (Mehrasbi et. al., (2003). Selanjutnya
dilakukan penggandaan kultur sesuai dengan volume yang dibutuhkan dilapangan. Penggandaan
volume kultur menggunakan Soil Extract Medium (SEM) yang dimodifikasi. Modifikasi dilakukan
dengan menambahkan sumber C, N, P, dan K dengan ratio C:N:P:K adalah 100:10:1:0,1. (modifikasi
Margesin and Schinner, 2001).
Persiapan pilot unit bioremediasi di lapangan
Proses bioremediasi dilakukan dalam suatu mixing cell yang berukuran 50 m x 12 m x 0,3 m.
Limbah atau tanah yang tercemar hidrokarbon petroleum sebelum dilakukan proses bioremediasi
terlebih dahulu dipreparasi. Preparasi dilakukan dengan cara menambahkan tanah segar hingga
konsentrasi Total Petroleum Hydrocarbon (TPH) ≤ 15%, selanjutnya ditambahkan agen pengembang
berupa serbuk gergaji sebanyak 5% dan ditambah nutrien berupa sumber N, P, dan K dengan
memperhitungkan konsentrasi TPH sebagai sumber C, sehingga diperoleh ratio C:N:P:K adalah
100:10:1:0,1. (modifikasi Margesin and Schinner, 2001; Dibble and Bartha, 1979).
Makalah seminar PIT-PERMI, Purwokerto, 22-23 Agustus 2008
Halaman 3 dari 8 halaman
Ekstraksi TPH dari tanah tercemar hidrokarbon petroleum
Sampel berupa tanah diambil dari setiap Mixing Cell terdiri atas beberapa titik dan setiap titik
sampling diambil bagian atas, tengah dan bawah. Sampel dalam satu Mixing Cell dikomposit baru
dilakukan analisis konsentrasi TPH. Sampel tanah komposit diambil sebanyak 10 g dan diekstraksi
menggunakan heksan, methil klorida, dan kloroform masing-masing 100 ml. Ekstrak yang diperoleh
dari masing-masing pelarut digabungkan dan ditimbang sebagai TPH secara gravimetri (Misiira et. al.,
2001; Minai-Tehrabi and Herfatmanesh, 2007).
Penghitungan populasi bakteri selama proses bioremediasi
Penghitungan populasi bakteri dilakukan pada sampel yang sama dengan untuk perhitungan
TPH. Sampel tanah diambil secara aseptik sebanyak 10 g, diencerkan dalam larutan NaCl 0,85%
sebanyak 99 ml, selanjutnya dibuat seri pengenceran sampai 10-10. Mulai pengenceran 10-2 sampai 1010
diambil 1 ml mengunakan metode pour plate dikultur dalam medium Oil Agar (OA). Kultur dalam
medium OA diinkubasi pada suhu kamar selama 24 jam. Selanjutnya dilakukan penghitungan koloni
yang tumbuh berdasarkan Standard Plate Count (SPC) (Ayotamuno et al., 2007).
Pemantauan proses bioremediasi
Setiap Mixing Cell di semua lokasi dilakukan pemantauan terhadap suhu, kelembaban, dan pH.
Pengukuran suhu dilakukan dengan soil thermometer, pengukuran kelembaban dan pH dilakukan
menggunakan soil tester. Kelembaban dipertahankan 50% – 70% dengan menyemprotkan air atau
mengurangi air jika berlebih, sedangkan pH dipertahankan pada nilai 6 – 8 unit dengan cara
menambahkan zat kapur jika terlalu asam dan menambahkan sulfur jika terlalu basa.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Isolasi dan seleksi bakteri indigen petrofilik
Tabel 1. Daftar isolat bakteri indigen petrofilik yang ditemukan di setiap lokasi lingkungan yang
tercemar hidrokarbon petroleum di wilayah Sumatera bagian selatan
Lokasi
Kabupaten
Muara Enim
Kabupaten
Muba
Kabupaten
Muara Jambi
Jenis bakteri yang ditemukan
Bacillus coagulan, Bacills lentimorbus, Bacillu spasteuri,
Bacillus freudenrechii, Pseudomonas freudenreichi, dan
Peseudomonas aeruginosa
Bacillus sphaericus, Bacillus megaterium, Bacillus mycoide,
Bacillus cereus, Pseudomonas pseudoalcaligenes, Xanthobacter
autotraphicus
Pseudomonas flourescen, Pseudomonas aeruginosa, dan Bacillus
coagulans
Makalah seminar PIT-PERMI, Purwokerto, 22-23 Agustus 2008
Halaman 4 dari 8 halaman
Berdasarkan tabel 1. isolat bakteri indigen petrofilik yang diperoleh dari tiga lokasi terdiri atas
tiga genera meliputi Bacillus, Pseudomonas, Xanthobacter. Satu diantara tiga genera tersebut yaitu
genus Xanthobacter hanya ditemukan di lokasi Muba, sedangkan dua genera lainnya yaitu Bacillus
dan Pseudomonas ditemukan di tiga lokasi masing-masing Muara Enim, Muba, dan Muara Jambi.
Tiga genera yang diperoleh merupakan bakteri indigen petrofilik yang hidup di tanah.
Konsentrasi TPH dan populasi bakteri selama proses bioremediasi
Konsentrasi TPH dilokasi Muara Enim menunjukkan penurunan selama proses bioremediasi
(Gambar 1.), sedangkan populasi bakteri di lokasi tersebut (Gambar 1.) menunjukkan bahwa pada
awal bioremediasi (T0) populasi bakteri masih rendah karena belum diinokulasi dengan isolat bakteri
indigen petrofilik. Setelah diinokulasi bakteri indigen petrofilik, mulai T1 terjadi peningkatan populasi
berkisar 1010 hingga 108 cfu/g tanah sampai akhir proses bioremediasi. Kondisi ini menunjukkan
bahwa bakteri indigen petrofilik yang diinokulasikan mampu bertahan hidup dan memanfaatkan
hidrokarbon sebagai sumber karbonnya. Pemanfaatan hidrokarbon sebagai sumber karbon oleh bakteri
tersebut ditunjukkan adanya kenaikan laju biodegradasi TPH setelah T0, laju biodegradasi TPH
maksimum di lokasi Muara Enim dicapai pada T4 yaitu 7,69 %/minggu.
Gambar 1. Kondisi TPH, Populasi bakteri, dan Laju biodegradasi selama proses bioremediasi di lokasi
Muara Enim
Proses bioremediasi di lokasi Muba menunjukkan bahwa mulai T0 sampai T8 terjadi penurunan
konsentrasi TPH yang juga berbanding terbalik dengan populasi bakteri. Populasi bakteri pada T3
Makalah seminar PIT-PERMI, Purwokerto, 22-23 Agustus 2008
Halaman 5 dari 8 halaman
sampai T8 stabil pada jumlah sekitar 1011 cfu/g. Laju biodegradasi TPH maksimum dicapai pada
posisi T3 yaitu 7,22% TPH/minggu, posisi tersebut juga menunjukkan populasi bakteri tertinggi.
Gambar 2. Kondisi TPH, Populasi bakteri, dan Laju biodegradasi selama proses bioremediasi di lokasi
Muba
Gambar 3. Kondisi TPH, Populasi bakteri, dan Laju biodegradasi selama proses bioremediasi di lokasi
Muara Jambi
Makalah seminar PIT-PERMI, Purwokerto, 22-23 Agustus 2008
Halaman 6 dari 8 halaman
Di lokasi Muara Jambi menunjukkan bahwa jumlah awal bakteri sebelum diinokulasi dengan isolat
bakteri indigen petrofilik jumlahnya sangat rendah yaitu sekitar 102 cfu/g, namun setelah diinokulasi jumlah
tersebut meningkat tajam pada posisi T1 hingga mencapai sekitar 108 cfu/g. Kondisi ini menyebabkan laju
biodegradasi TPH pada posisi T1 paling tinggi hingga mencapai 12,37% TPH/minggu. Populasi bakteri mulai
posisi T2 sampai posisi T8 stabil sekitar 109 hingga 1010 cfu/g.
Secara umum konsentrasi TPH selama proses bioremediasi di setiap lokasi menunjukkan
penurunan yang berbanding lurus dengan waktu bioremediasi (Gambar1, 2, dan 3). Sedangkan
Populasi bakteri pada awal bioremediasi (T0) terlihat rendah hanya berkisar 102 hingga 104 cfu/g,
populasi tersebut menunjukkan populasi bakteri awal sebelum diinokulasi bakteri indigen petrofilik.
Setelah diinokulasi dengan bakteri indigen petrofilik populasi bakteri meningkat menjadi 108 hingga
1011 cfu/g. Hal ini menunjukkan bahwa bakteri indigen yang ditambahkan ke dalam mixing cell dapat
bertahan hidup dan mampu melakukan biodegradasi TPH dengan memanfaatkan hidrokarbon
petroleum sebagai sumber karbon dan energinya.
Gambar 4. Grafik hubungan antar populasi bakteri dan laju biodegradasi selama proses bioremediasi
pada tiga lokasi
Gambar 4, menunjukkan bahwa selama proses bioremediasi populasi bakteri dan laju biodegradasi TPH
mempunyai pola yang sama. Pola tersebut menjelaskan bahwa laju biodegradasi TPH meningkat seiring dengan
meningkatnya jumlah bakteri. Kondisi ini juga dapat menjelaskan bahwa bakteri indigen petrofilik yang
diinokulasikan mampu melakukan proses bodegradasi terhadap senyawa hidrokarbon petroleum yang ada. Hasil
ini didukung oleh penelitian Misiriia et al., (2001) yaitu penambahan inokulum mamp menstimulasi
bioremediasi in situ pada tanah yang terkontaminasi sludge minyak bumi. Selama proses bioremediasi
kelembaban, pH, dan suhu masih memenuhi kondisi optimal.
Makalah seminar PIT-PERMI, Purwokerto, 22-23 Agustus 2008
Halaman 7 dari 8 halaman
IV.
KESIMPULAN DAN SARAN
Laju penurunan Total Petroleum Hydrocarbon (TPH) pada tiga lokasi adalah 5,19%/minggu;
5,27%/minggu; 5,33%/minggu berturut-turut lokasi Muara Enim, Muba, dan Muara Jambi. Populasi
bakteri pada tiga lokasi berkisar antara 108 sampai 1011 cfu/gram tanah. Bakteri petrofilik indigen yang
telah dioptimasi menjadi lebih efektif digunakan pada proses bioremediasi tanah terkontaminasi
hidrokarbon petroleum.
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai pola interaksi bakteri petrofilik indigen dalam
bentuk konsorsium pada proses biodegradasi hidrokarbon petroleum. Penelitian ini akan memberikan
informasi ilmiah tentang keterkaitan antara kinerja biodegradasi dan pola interaksi dalam bentuk
konsorsium.
DAFTAR PUSTAKA
Ayotamuno, M.J., R.N. Okparanma, E.K. Nwenwka, S.O.T. Agaji, and S.D. Probert. 2007.
Bioremediation of a Sludge Containing Hydrocarbons. Appl. Energy. 85(9):936-943
Buchanan, R.E. & N.E. Gibbons (CoE). 1974. Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology. 8th.
Ed. S.T. Cowan, J.G. Holt, J. Liston, R.G.E. Murray, C.F. Niven, A.W. Ravin & R.Y.
Stanier (Eds.). Baltimore.
Dibble, J.T. and R. Bartha. 1979. Effect of Environmental Parameters on the Biodegradation of Oil
Sludge. Appl.Environ. Microbiol. 37(4): 729-739
Margesin, R., and F. Schinner. 2001. Bioremediation (natural attenuation and Biostimulation) of
diesel-oil-contaminated soil in an alpine glacier skiing area. Appl. Environ. Microbiol.
67(7):3127-3133
Mehrasbi, M.R., B. Haghighi, M. Shariat, S. Naseri, and K. Naddafi. 2003. Biodegradation of
Petroleum Hydrocarbons in Soil. Iranian J. Publ. Health. 32(3): 28-32
Minai-Tehrani, D and A. Herfatmanesh. 2007. Biodegradation of Aliphatic and Aromatic Fraction of
Heavy Crude Oil-Contaminated Soil: A Pilot Study. Bioremediation Journal. 11(2):71-76.
Misiira, S., J. Jyot, R.C. Kuiiad, and B. Lal. 2001. Evaluation of Inoculum Addition to Stimulate in
situ Bioremediation of oily-sludge-contaminated soil. Appl. Environ. Microbiol.
67(4):1675-1681
Munawar and M. Said. 2007. Role of Nutrient and Bacteria in Reduction of Oil in Bioremediation of
Wastewater from Oil Refinery Industry. The 14th Regional Symposium Chemical
Engeenering. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta
Munawar, M. Said, B. Yudono, dan S.P. Estuningsih. 2007. Penggunaan bakteri indigenous dalam
proses bioremediasi ex situ pada tanah terkontaminasi minyak akibat semburan liar sumur
betun 01. Seminar Penanganan Kontaminasi Lahan. Kementrian Lingkungan Hidup.
Jakarta Convention Center.
Munawar. 1999. Isolasi dan Uji Kemampuan Isolat Bakteri Rhizosfir dari Hutan Bakau di Cilacap
dalam Mendegradasi Residu Minyak. Tesis magister ITB. Bandung
Widjajanti, Hary, Munawar, dan Nofiah. 2006. Isolasi, Seleksi, dan Karekterisasi Bakteri
Hidrokarbonoklastik dari Limbah Cair Kegiatan Eksplorasi Minyak bumi. Pengelolaan
lingk. dan sumber daya alam. 5(4): 22-31
Makalah seminar PIT-PERMI, Purwokerto, 22-23 Agustus 2008
Halaman 8 dari 8 halaman