KKN JATISAWIT

Peran Bioteknologi dalam Bioremediasi

KATA PENGANTAR

 Puja dan Puji hanyalah milik Allah SWT, yakni Tuhan semesta alam shalawat beserta salam semoga selalu tercurah limpahkan pada junjunan alam yakni nabi Muhammad S.A.W,juga keluarganya,para sahabat,serta kepada umatnya sampai akhir zaman.

 Alhamdulillah,akhirnya kami dapat menyelesaikan makalah yang berjudul “Peran Bioteknologi dalam Bioremediasi ” dan  tak lupa saya ucapkan terima kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan kepada kami,baik berupa dorongan spiritual maupun material sehinggga karya ilmiah ini dapat saya selesaikan.

Dan ucapan terima kasih juga saya sampaikan kepada kedua Orang tua kami yang tak henti-hentinya memberikan motivasi serta do’a kepada saya. Kemudian ucapan terima kasih pula saya sampaikan kepada dosen pembimbing mata kuliah Bioteknologi ibu Ina Rosdiana Lesmanawati, MSi

Yang senantiasa membimbing saya dalam mengerjakan makalah ini,serta semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu. Saya menyadari sebagai manusia,jika dalam penyajian makalah ini banyak sekali kekurangan-kekurangan, saya mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun demi perbaikan dimasa yang akan datang.

Besar harapan saya semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi saya  khususnya serta bagi semua pembaca umumnya.

                                                                                             Cirebon,  Maret  2013

                                                                                                                        Penyusun

BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Lingkungan kita sedang terancam. Secara mengejutkan udara yang kita hirup, air yang kita minum dan tanah yang kita andalkan untuk menanam bahan makanan telah terkontaminasi secara langsung oleh hasil aktivitas manusia. Polusi dari sampah industri seperti tumpahan bahan kimia, produk rumah tangga dan peptisida telah menyebabkan kontaminasi pada lingkungan. Bertambahnya jumlah bahan kimia beracun menyebabkan ancaman bagi kesehatan lingkungan dan organisme hidup yang ada di dalamnya.

Hanya bioteknologi yang dipertimbangkan untuk menjadi kunci dalam mengidentifikasi dan memecahkan masalah kesehatan manusia. Bioteknologi juga menjadi peralatan yang bagus untuk pembelajaran atau perbaikan terhadap buruknya kesehatan akibat polusi lingkungan. Dalam bab ini akan dijelaskan bagaimana bioteknologi bisa membantu memecahkan beberapa dari masalah polusi dan menciptakan lingkungan yang bersih untuk manusia melalui bioremediasi

Sejak tahun 1900an, orang-orang sudah menggunakan mikroorganisme untuk mengolah air pada saluran air. Saat ini, bioremediasi telah berkembang pada perawatan limbah buangan yang berbahaya (senyawa-senyawa kimia yang sulit untuk didegradasi), yang biasanya dihubungkan dengan kegiatan industri. Yang termasuk dalam polutan-polutan ini antara lain logam-logam berat, petroleum hidrokarbon, dan senyawa-senyawa organik terhalogenasi seperti pestisida, herbisida, dan lain-lain. Banyak aplikasi-aplikasi baru menggunakan mikroorganisme untuk mengurangi polutan yang sedang diujicobakan. Bidang bioremediasi saat ini telah didukung oleh pengetahuan yang lebih baik mengenai bagaimana polutan dapat didegradasi oleh mikroorganisme, identifikasi jenis-jenis mikroba yang baru dan bermanfaat, dan kemampuan untuk meningkatkan bioremediasi melalui teknologi genetik. Teknologi genetik molekular sangat penting untuk mengidentifikasi gen-gen yang mengkode enzim yang terkait pada bioremediasi. Karakterisasi dari gen-gen yang bersangkutan dapat meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana mikroba-mikroba memodifikasi polutan beracun menjadi tidak berbahaya.

Strain atau jenis mikroba rekombinan yang diciptakan di laboratorium dapat lebih efisien dalam mengurangi polutan. Mikroorganisme rekombinan yang diciptakan dan pertama kali dipatenkan adalah bakteri "pemakan minyak". Bakteri ini dapat mengoksidasi senyawa hidrokarbon yang umumnya ditemukan pada minyak bumi. Bakteri tersebut tumbuh lebih cepat jika dibandingkan bakteri-bakteri jenis lain yang alami atau bukan yang diciptakan di laboratorium yang telah diujicobakan. Akan tetapi, penemuan tersebut belum berhasil dikomersialkan karena strain rekombinan ini hanya dapat mengurai komponen berbahaya dengan jumlah yang terbatas. Strain inipun belum mampu untuk mendegradasi komponen-komponen molekular yang lebih berat yang cenderung bertahan di lingkungan.

B.     Rumusan Masalah

a.       Jenis-jenis Bioremediasi ?

b.      Apakah Komponen Lingkungan Yang Memerlukan Bioremidiasi ?

c.       Bagaimana Proses Bioremediasi ?

d.      Apakah Manfaat dari Bioremediasi?

C.    Tujuan

a.       Untuk Mengetahui Jenis-jenis Bioremediasi ?

b.      Untuk Mengetahui Apakah Komponen Lingkungan Yang Memerlukan Bioremidiasi ?

c.       Untuk Mengetahui Bagaimana Proses Bioremediasi ?

d.      Untuk Mengetahui Apakah Manfaat dari Bioremediasi?

BAB II

PEMBAHASAN

PERAN BIOTEKNOLOGI dalam BIOREMEDIASI

A.    Pengertian Bioremediasi

Bioremediasi merupakan penggunaan mikroorganisme untuk mengurangi polutan di lingkungan. Saat bioremediasi terjadi, enzim-enzim yang diproduksi oleh mikroorganisme memodifikasi polutan beracun dengan mengubah struktur kimia polutan tersebut, sebuah peristiwa yang disebut biotransformasi. Pada banyak kasus, biotransformasi berujung pada biodegradasi, dimana polutan beracun terdegradasi, strukturnya menjadi tidak kompleks, dan akhirnya menjadi metabolit yang tidak berbahaya dan tidak beracun.

Bioremediasi merupakan suatu teknologi inovatif pengolahan limbah, yang dapat menjadi teknologi alternatif dalam menangani pencemaran yang diakibatkan oleh kegiatan pertambangan di Indonesia. Bioremediasi ini teknik penanganan limbah atau pemulihan lingkungan, dengan biaya operasi yang relatif murah, serta ramah dan aman bagi lingkungan. Bioremediasi adalah proses pembersihan pencemaran tanah dengan menggunakan mikroorganisme (jamur, bakteri). Bioremediasi bertujuan untuk memecah atau mendegradasi zat pencemar menjadi bahan yang kurang beracun atau tidak beracun (karbon dioksida dan air).

Limbah adalah bahan sisa pada suatu kegiatan dan/atau proses produksi. Limbah dapat dibedakan berdasarkan nilai ekonomisnya dapat digolongkan dalam 2 golongan,yaitu:

a.       Limbah yang memiliki nilai ekonomis limbah yang dengan proses lebih lanjut/diolah dapat memberikan nilai tambah.

b.      Limbah non ekonomis limbah yang tidak akan memberikan nilai tambah walaupun sudah diolah, pengolahan limbah ini sifatnya untuk mempermudah sistem pembuangan.

Berdasarkan sifatnya limbah dapat dibedakan menjadi :

a.       Limbah padat adalah hasil buangan industri yang berupa padatan, lumpur, bubur yang berasal dari sisa kegiatan dan atau proses pengolahan. Limbah padat dibagi 2, yaitu:

·         Dapat didegradasi, contohnya sampah bahan organik.

·         Tidak dapat didegradasi contoh plastik, kaca, tekstil, potongan logam.

b.      Limbah Cair adalah sisa dari proses usaha dan/atau kegiatan yang berwujud cair.

c.       Limbah gas/asap adalah sisa dari proses usaha dan/atau kegiatan yang berwujud gas/asap.

B.     Komponen Lingkungan Yang Memerlukan Bioremidiasi

Tanah, udara, air, dan sedimen (gabungan tanah dengan pelapukan tanaman dan hewan dalam satu tempat didasar air) semuanya mempengaruhi lingkungan lewat polusi. Tanah, air, dan sedimen merupakan bagian dari lingkungan yang membutuhkan pembersihan melalui bioremediasi, lewat perkembangan boiremediasi terbaru yang sedang dikembangkan untuk mendeteksi dan membersihkan polusi udara pada masing-masing area menunjukkan kekomplekannya untuk dibersihkan, karena pendekatan bioremediasi yang digunakan tergantung pada kondisi tempatnya. Sebagai gambaran, pendekatan untuk pembersihan minyak bisa sangat berbeda dengan cara yang digunakan untuk membersihkan air

Polusi bisa memasuki lingkungan dengan banyak cara dan mempengaruhi bermacam-macam komponen lingkungan. Polusi bisa memasuki lingkungan melalui bocornya sebuah tangki, kecelakaan truk, atau pecahnya tangki kimia dari suatu industri. Sebuah contoh tumpahnya tangki kimia di industri tanaman, jika jumlah bahan kimia yang dilepaskan serta kebocoran tangki tidak terdeteksi dalam waktu yang lama, maka bahan kimia mungkin akan berpindah ke dalam tanah, dan jika diikuti dengan hujan lebat, maka bahan kimia yang sama dapat menghasilkan “run-off” yang bisa mengkontaminasi suplai air permukaan yang berdekatan seperti kolam, danau, jurang dan sungai. Bahan kimia juga dapat tumpah lewat lubang bawah tanah yang disebut leachate. Leachate bisa menyebabkan kontaminasi pada lapisan sub-tanah yang dinamakan air bawah tanah yang merupakan sumber dari air minum.

Bahan kimia juga bisa memasuki lingkungan melalui pelepasan polusi pada udara, yang mana ditangkap oleh awan dan mengkontaminasi permukaan air dan juga air bawah tanah pada saat hujan. Polusi dari industri, pembukaan lahan baru, penimbunan secara ilegal, peptisida yang digunakan dalam pertanian dan penggalian bahan tambang juga memberikan kontribusi pada polusi lingkungan. Karena pendekatan bioremediasi digunakan untuk pembersihan polusi yang tergantung pada kondisi lingkungan, sehingga pembersihan tanah sangat berbeda dari pembersihan air. Bagaimanapun, penggunaan bioremediasi tergantung dari jenis bahan kimia yang akan dibersihkan

C.    Jenis-jenis Bioremediasi

Jenis-jenis bioremediasi adalah sebagai berikut:

a.      Biostimulasi

Nutrien dan oksigen, dalam bentuk cair atau gas, ditambahkan ke dalam air atau tanah yang tercemar untuk memperkuat pertumbuhan dan aktivitas bakteri remediasi yang telah ada di dalam air atau tanah tersebut.

b.      Bioaugmentasi

Mikroorganisme yang dapat membantu membersihkan kontaminan tertentu ditambahkan ke dalam air atau tanah yang tercemar. Cara ini yang paling sering digunakan dalam menghilangkan kontaminasi di suatu tempat. Namun ada beberapa hambatan yang ditemui ketika cara ini digunakan. Sangat sulit untuk mengontrol kondisi situs yang tercemar agar mikroorganisme dapat berkembang dengan optimal. Para ilmuwan belum sepenuhnya mengerti seluruh mekanisme yang terkait dalam bioremediasi, dan mikroorganisme yang dilepaskan ke lingkungan yang asing kemungkinan sulit untuk beradaptasi.

c.       Bioremediasi Intrinsik

Bioremediasi jenis ini terjadi secara alami di dalam air atau tanah yang tercemar.

Di masa yang akan datang, mikroorganisme rekombinan dapat menyediakan cara yang efektif untuk mengurangi senyawa-senyawa kimiawi yang berbahaya di lingkungan kita. Bagaimanapun, pendekatan itu membutuhkan penelitian yang hati-hati berkaitan dengan mikroorganisme rekombinan tersebut, apakah efektif dalam mengurangi polutan, dan apakah aman saat mikroorganisme itu dilepaskan ke lingkungan.

D.    Proses Bioremediasi

Proses bioremediasi harus memperhatikan antara lain temperatur tanah, derajat keasaman tanah, kelembaban tanah, sifat dan struktur geologis lapisan tanah, lokasi sumber pencemar, ketersediaan air, nutrien (N, P, K), perbandingan C : N kurang dari 30:1, dan ketersediaan oksigen. Bioremediasi didefinisikan sebagai proses penguraian limbah organik/anorganik polutann secara biologi dalam kondisi terkendali.

Penguraian senyawa kontaminan ini umumnya melibatkan mikroorganisme (khamir, fungi, dan bakteri). Pendekatan umum yang dilakukan untuk meningkatkan biodegradasi adalah dengan cara yang pertama menggunakan mikroba indigenous (bioremediasi instrinsik), kedua memodifikasi lingkungan dengan penambahan nutrisi dan aerasi (biostimulasi), dan yang ketiga penambahan mikroorganisme (bioaugmentasi).

Ada dua jenis bioremediasi, yaitu in-situ (atau on-site) dan ex-situ (atau off-site). Pembersihan on-site adalah pembersihan di lokasi. Pembersihan ini lebih murah dan lebih mudah, terdiri dari pembersihan, venting (injeksi), dan bioremediasi. Sementara bioremediasi ex-situ atau pembersihan off-side dilakukan dengan cara tanah yang tercemar digali dan dipindahkan ke dalam penampungan yang lebih terkontrol, kemudian diberi perlakuan khusus dengan menggunakan mikroba. Bioremediasi ex-situ dapat berlangsung lebih cepat, mampu me-remediasi jenis kontaminan dan jenis tanah yang lebih beragam, dan lebih mudah dikontrol dibanding dengan bioremediasi in-situ.

Ada 4 teknik dasar yang biasa digunakan dlm bioremediasi:

a.       Stimulasi aktivitas mikroorganisme asli (di lokasi tercemar) dengan penambahan nutrien, pengaturan kondisi redoks, optimasi pH, dsb

b.       Inokulasi (penanaman) mikroorganisme di lokasi tercemar, yaitu mikroorganisme yang memiliki kemampuan biotransformasi khusus.

c.       .Penerapan immobilized enzymes

d.      Penggunaan tanaman (phytoremediation) untuk menghilangkan atau mengubah pencemar. Bioremediasi ex-situ meliputi penggalian tanah yang tercemar dan kemudian dibawa ke daerah yang aman. Setelah itu di daerah aman, tanah tersebut dibersihkan dari zat pencemar. Caranya yaitu, tanah tersebut disimpan di bak/tanki yang kedap, kemudian zat pembersih dipompakan ke bak/tangki tersebut. Selanjutnya zat pencemar dipompakan keluar dari bak yang kemudian diolah dengan instalasi pengolah air limbah. Kelemahan bioremediasi ex-situ ini jauh lebih mahal dan rumit. Sedangkan keunggulannya antara lain proses bisa lebih cepat dan mudah untuk dikontrol, mampu meremediasi jenis kontaminan dan jenis tanah yang lebih beragam.

E.     Manfaat Bioremediasi

Bioremediasi telah memberikan manfaat yang luar biasa pada :

a.       Bidang Lingkungan, yakni, pengolahan limbah yang ramah lingkungan dan bahkan mengubah limbah tersebut menjadi ramah lingkungan. Contoh bioremediasi dalam lingkungan yakni telah membantu mengurangi pencemaran dari pabrik, misalnya saat 1979, supertanker Exxon Valdez di Alaska, lebih dari 11juta gallon oli mentah mengalir, tetapi bakteri pemakan oli membantu mengurangi pencemaran laut yang lebih jauh lagi.

b.       Bidang Industri, yakni bioremediasi telah memberikan suatu inovasi baru yang membangkitkan semangat industri sehingga terbentuklah suatu perusahaan yang khusus bergerak dibidang bioremediasi, contohnya adalah Regenesis Bioremediation Products, Inc., di San Clemente, Calif.

c.        Bidang Ekonomi, karena bioremediasi menggunakan bahan bahan alami yang hasilnya ramah lingkungan, sedangkan mesin-mesin yang digunakan dalam pengolahan limbah memerlukan modal dan biaya yang jauh lebih, sehingga bioremediasi memberikan solusi ekonomi yang lebih baik.

d.       Bidang Pendidikan, penggunaan microorganisme dalam bioremediasi, dapat membantu penelitian terhadap mikroorganisme yang masih belum diketahui secara jelas.Pengetahuan ini akan memberikan sumbangan yang besar bagi dunia pendidikan sains.

e.       Bidang Teknologi, bioremediasi memberikan tantangan baru bagi teknologi untuk terus memberikan inovasi yang lebih baik bagi lingkungan.

f.        Bidang Sosial, bioremediasi memberikan solusi ekonomi yang mudah dijangkau dan mudah dilakukan baik bagi rumah tangga dan industri. Dengan begini, limbah rumah tangga dapat dikelola jauh lebih baik.

g.       Bidang Kesehatan, dengan pengelolaan limbah yang baik, pencemaran dapat diminimalisir sehingga kualitas hidup manusia jauh meningkat.

h.       Bidang Politik, isu lingkungan dapat lebih ditekan sehingga para petinggi dapat memfokuskan masalah ke lingkup lain, Bahkan bioremediasi dapat membantu memperbaiki masalah yang berkesinambungan didalamnya.

F.     Contoh Penelitian Bioremediasi

“Bioremediasi Limbah Pestisida Dengan Mikroba Indigen”. Mikroba indigen merupakan mikroba alamiah atau mikroba setempat. Pada lahan pertanian, penggunaan pestisida yang berlangsung lama akan menekan pertumbuhan mikroba indigen yang berfungsi untuk merombak senyawa toksik (organofosfat) tersebut. Karena itu, diperlukan pengisolasian mikroba di laboratorium.

Organofosfat merupakan pestisida yang memiliki toksisitas yang tinggi. Pestisida golongan organofosfat merupakan jenis pestisida yang banyak digunakan di Indonesia, khususnya untuk mengendalikan hama sayuran dan padi. Senyawa aktif pestisida golongan organofosfat seperti metil parathion.

 Menurut Lakshmirani dan Lalithakumari (1994) dalam Tisnadjaja (2001), Pseudomonas putida mampu untuk menggunakan metil parathion sebagai sumber karbon dan sumber fosfor dalam pertumbuhannya. Pada tahap pertama dari proses degradasi, enzim organofosforus acid anhudrase yang dikeluarkan oleh P. putida menghidrolisis metil parathion menjadi p-nitrophenol. Sementara p-nitrophenol dikonversi lebih lanjut menjadi hydroquinone dan 1,2,4 benzenetriol yang akan dirubah lebih lanjut menjadi maleyl acetate.

Pseudomonas putida mampu tumbuh dalam media sederhana (LB) dengan mengorbankan berbagai macam senyawa organik dan mudah diisolasi dari tanah (batubara, tembakau) dan air tawar. Pertumbuhan optimalnya antara 25-30⁰C. P. putida mampu mendegradasi benzena, toluena, dan Ethylbenzene (Genome, 2011).

Perlu dipahami bahwa tingkat pertumbuhan mikroba yang lebih baik tidak selalu diikuti oleh terjadinya proses degradasi yang tinggi, namun begitu bila pertumbuhan terlalu rendah maka tidak akan terjadi proses biodegradasi yang signifikan. Tingkat ketersediaan glukosa sebagai sumber karbon dalam media menpunyai pengaruh nyata pada tingkat degradasi, hal ini berkaitan dengan tingkat pertumbuhan yang dicapai (Tisnadjaja, 2001).

Selain masalah di atas, enzim-enzim degradatif yang dihasilkan oleh mikroba tidak mampu mengkatalis reaksi degradasi polutan yang tidak alami, kelarutan polutan dalam air sangat rendah, dan polutan terikat kuat dengan partikel-partikel organik atau partikel tanah. Selain itu, pengaruh lingkungan seperti pH, temperatur, dan kelembapan tanah juga sangat berperan dalam menentukan kesuksesan proses bioremediasi (Munir, 2006).

BAB III

KESIMPULAN

Bioteknologi merupakan suatu hal yang penting dalam upaya rehabilitasi lingkungan tercemar baik yang terjadi melalui kecelakaan, industri pabrikan, dan kesalahan manajemen pada ekosistem. Para ahli telah mempelajari mikroba yang secara genetik mampu mendegradasi zat kimia serta mengembangkan biosensor yang mampu mendeteksi dan mengawasi polusi. Pemulihan logam berharga seperti tembaga, nikel, boron dan emas merupakan ruang lingkup lain dari bioremediasi. Melalui reaksi oksidasi berbagai mikroba mampu mengubah logam menjadi substansi yang disebut metaloksida yang nantinya akan terakumulasi dalam sel tubuh bakteri. Beberapa bakteri perairan yang hidup di dasar laut memiliki kemampuan mempresipitasi logam secara tepat. Pemanfaatan bakteri dalam upaya pemulihan logam berbahaya merupakan suatu bagian dalam proses industri pabrik.

Ruang lingkup lain dari penelitian-penelitian yang mengembangkan bioremediasi yaitu upaya membersihkan materi radioaktif dari lingkungan. Uranium, plutonium, dan senyawa radioaktif yang lain telah ditemukan secara alami di perairan lepas. Meskipun sebagian besar materi radioaktif dapat membunuh mikroba, beberapa strain bakteri mampu mendegradasi senyawa radioaktif. Sebelumnya, tidak ada bakteri yang ditemukan dapat menguraikan elemen radioaktif secara sempurna.

DAFTAR PUSTAKA

A. Suwanto. 1998. Bioteknologi molekuler: Mengoptimalkan manfaat keanekaan hayati melalui teknologi DNA rekombinan (in Indonesian). Bogor: IPB.

Fumento, Michael. 2003. Bioevolution: How Biotechnology Is Changing Our World . United State of America : Encounter Books.

http://watchann.wordpress.com/2009/09/26/peran-bioteknologi-dalam-bioremediasi-limbah-plastik-dan-styrofoam/

http://zonairfanto.wordpress.com/2009/02/14/bioremediasi/