Kebutuhan Nutrien bagi Mikroorganisme

PENGOLAHAN LIMBAH
PADAT
(TL4108, 2 SKS)
Minggu 6:
TEORI PENGOMPOSAN
Konversi Secara Biologi
► Materi
organik dapat didekomposisi mell
aktivitas mikroorganisme utk metabolisme
selnya
► Hal penting dalam proses dekomposisi
materi organik secara biologi, seperti :
 Kebutuhan nutrisi bagi mikroorganisme
 Tipe metabolisme mikrobial berdasarkan
kebutuhan oksigen
 Lingkungan yang dibutuhkan
Kebutuhan Nutrien bagi
Mikroorganisme
► Untuk
keberlanjutan reproduksi & fungsinya,
organisme berbagai nutrien seperti C, elemen
anorganik seperti N, P, S, K, Ca, Mg
 C berperan dlm pembentukan dinding sel
► Dua sumber utama karbon:
 Karbon organik  m.o Heterotrophs
 Karbon dioksida (CO2)  m.o Autotrophs
 Mrp proses reduktif yg butuh input energi
 Autotroph mengg lbh banyak energi
 Umumnya pertumbuhan lbh lambat.
Kebutuhan Energi bagi
Mikroorganisme
► Sumber
energi untuk sintesa sel:
 Cahaya  m.o phototroph, bersifat:
►Heterotrophic
(bakteri sulfur) atau
►Autotrophic (algae dan bakteri)
 Reaksi oksidasi kimia m.o chemotroph, bersifat:
►Heterotrophic
(protozoa, fungi, & kebanyakan bakteri)
►Autotrophic (bakteri nitrifying)
 Oksidasi & reduksi senyawa inorganik, spt
ammonia, nitrit, & sulfida  m.o Chemoautotroph
 Oksidasi senyawa organik  m.o
Chemoheterotroph
Klasifikasi Mikroorganisme
Klasifikasi
Sumber Energi
Sumber Karbon
Autotrophic
Photoautotrophic
Cahaya
CO2
Chemoautotrophic
Reaksi oksidasi- reduksi senyawa inorganik CO2
Heterotrophic
Photoheterotrophic
Cahaya
Chemoheterotrophic Reaksi oksidasi- reduksi senyawa organik
Karbon organik
Karbon organik
Dec
om
pos i
ti o n
rR
es p
INITIAL
PRODUCTS OF
DECOMPOSITION
1. Ammonia
Nitrogen
2. Carbon dioxide
Ox
y ge
n fo
on
irat
di o
xid
n
i on
b
Car
e
Deca
y
Ca
rb
y ge
RESERVOIR OF
OXYGEN,
NITROGEN, AND
CARBON DIOXIDE
IN AIR AND WATER
on
rati
e
s pi
xid
Re
di o
n
rbo
Ca ide
id ox
n
rbo
Ca
en G
n
y ge
Ox
Nitrogen Gases and
Carbon dioxide
th e
tion
sis
as e
And
s
CO
2
yn
to s
Ph
o
Pla
nt
gas
INTERMEDIATE
PRODUCTS OF
DECOMPOSITION
1. Nitrite Nitrogen
2. Carbon dioxide
r
n
n fo
a ti o
y ge
xid
Ox
lO
ica
l og
Bio
LIVING PLANT
MATTER
Proteins
Carbohydrates
Fats
i de
Oxygen for
Biological Oxydation
Nitr
og
n
n Fixa
y ge
Nitrog
e
Ox
o
i ox
nd
uc
Red
L i fe
Oxidation
Ox
Re
sp
Decomposition
LIVING ANIMAL
MATTER
Protein
Fats
Reduction
De
a
irat
th
i on
cts
Produ
Waste
eath
And D
Animal Life
Siklus Karbon
dan Nitrogen
dalam Suatu
Proses
Dekomposisi
Aerob
DEAD ORGANIC
MATTER
Containing
organisme, and
nitrogenous and
carbonaceous
materials with other
essential nutrients
FINAL
PRODUCTS OF
DECOMPOSITION
1. Nitrate Nitrogen
2. Carbon dioxide
tion
on
o s i ti
om p
c
e
D
n
a ti o
O xid
Metabolisme Mikrobial
M.o yg menghasilkan energi & mengg oksigen sbg
penerima transport elektron dari donor elektron
 disebut mempunyai metabolisme respiratori
 prosesnya disebut respiratori aerob
 kebutuhan energinya terjadi bila ada suplai oksigen
 M.o ini disebut mikroorganisme obligate aerob.
► M.o yg mengalami metabolisme fermentatif
 energi dihasilkan oleh m.o mell proses fermentasi &
proses dp terjadi bila dlm lingkungannya tidak tdp oksigen
 M.o dikenal dengan nama obligate anaerob
► M.o yg dp hidup dlm lingkungan baik dengan maupun
tanpa oksigen
 M.o disebut anaerob fakultatif.
►
Jenis Mikroorganisme
► Berdasarkan
struktur sel & fungsinya:
 Kelompok procaryote (eubacteria dan
archaebacteria)
 memegang peranan penting dalam konversi
secara biologi dari materi organik limbah
 biasa disebut bakteri.
 Kelompok eucaryote berupa tanaman, hewan,
dan protis (algae, fungi dan protozoa)
 penting dlm konversi secara biologi limbah
organik diantaranya adalah fungi, yeast dan
Actinomycetes (mempunyai sifat antara bakteri
dan fungi).
Faktor-faktor Lingkungan
► Faktor
utama lingkungan yg mempengaruhi
aktivitas m.o:
 pH: optimum pd pH netral (6,5 – 7,5)
 Ada bakteri yg dp tumbuh pada pH di atas
9,0 atau di bawah 4,5
 Temperatur: kebanyakan pada 35 oC
 Ada bakteri hidup pada temperatur rendah
(m.o psychriphilic)
 Ada bakteri hidup pada temperatur yg lebih
tinggi (m.o thermophilic)
 Kelembaban: kebanyakan > 80%
 Bisa jadi perlu penambahan air untuk
mendapatkan aktivitas optimum dari bakteri
 Tidak adanya senyawa toksik
Transformasi Biologi Scr Aerob
► Reaksi
sederhana:
► Konversi
sebagian (tidak sempurna):
► Konversi
lengkap (sempurna):
Transformasi Biologi Scr Anaerob
►
►
►
►
Proses Hidrolisa: pelarutan organik tak terlarut dan
pemecahan organik rantai panjang (kompleks) menjadi
materi bermolekul lebih kecil atau mjd senyawa mudah
larut dan berantai lebih sederhana
Proses Asidogenesa: fermentasi menjadi asam-asam
organik terutama asam volatil rantai pendek (asetat,
propionat, dan butirat), hidrogen (H2), karbondioksida
(CO2), alkohol, CO2, H2 dan senyawa dengan berat
molekul lebih rendah lainnya
Proses Asetogenesa: asam-asam lemak berantai pendek,
butirat, dan propionat dioksidasi menghasilkan asam
asetat, CO2, dan H2
Proses Metanogenesa: Semua hasil dari tahap
sebelumnya diubah menjadi gas CH4 dan CO2. Pada
tahap ini kondisi harus anaerobic strict
Mekanisme Penguraian Scr Anaerob
Reaksi Kimia Dekomposisi Anaerob
► Reaksi
Sederhana:
► Konversi
► Reaksi
fraksi organik dari limbah padat:
dekomposisi organik scr lengkap:
Perbandingan Proses Aerob dan
Anaerob dari Materi Organik Sampah
Contoh soal
► Hitung
kebutuhan udara dalam oksidasi
lengkap secara biologi dari 1 kg limbah
padat dengan komposisi C7H13O2N bila
diasumsikan dekomposisi berjalan sempurna.
Berat atom : C=12 ; H=1; O=16; N=14.
Udara mengandung ≈ 20% O2
Contoh soal
► Tentukan
jenis dan jumlah gas yang
terbentuk dari fraksi sampah organik yang
mengalami dekomposisi anaerob. Jumlah
sampah adalah 100 kg, materi organik
mempunyai rumus C60 H94 O38 N. Kadar
air sampah = 40% Jumlah materi organik
adalah 75% dari berat kering Berat jenis
CO2 = 1,981 kg/ m3 dan CH4 = 0,719
kg/m3
Pertemuan Selanjutnya
► Debat
► Teknologi
dan Aplikasi Pengomposan