Penggunaan Teknologi Bioremediasi Dengan Metode Biostimulasi Nutrien Organik Dalam Mengatasi Tanah Tercemar
Minyak Bumi (Oil Sludge)
Prasetyo Handrianto*, Yuni Sri Rahahayu**, Yuliani**
* Mahasiswa S2 Biologi Universitas Airlangga Surabaya
** Dosen Biologi FMIPA Universitas Negeri Surabaya
Email: tyoooo.tyo@gmail.com
ABSTRAK
Pencemaran minyak bumi di Bojonegoro mengakibatkan unsur hara N, P dan K pada tanah rendah sehingga tanah menjadi kurang produktif, maka perlu dilakukan suatu upaya bioremediasi terhadap tanah tercemar minyak bumi tersebut, salah satunya dengan menggunakan biostimulasi kompos kacang tanah dalam menurunkan TPH pada tercemar minyak bumi. Tujuanya adalah mengetahui kandungan hara kompos dan konsentrasi kompos yang optimal dalam menurunkan TPH.
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah rancangan acak kelompok dengan satu faktor perlakuan yaitu konsentrasi kompos kacang tanah yang terdiri dari 4 aras yaitu 385 gr, 500 gr, 636 gr dan tanpa penambahan kompos yang dilakukan 4 ulangan. Data yang diperoleh meliputi kadar C-organik, N, P, K dan C/N rasio pada kompos dan kadar TPH untuk tanah, serta parameter lingkungan meliputi pH, suhu dan kelembaban yang dianalisis secara deskriptif.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa Kadar hara N, P, K pada kompos kacang tanah (Arachis hypogaea L.) berturut-turut adalah 1,15 %, 0,10 % dan 0,73 %, Konsentrasi kompos kacang tanah (Arachis hypogaea L.) yaitu 385 gram/kg tanah, 500 gram/kg tanah, 636 gram/kg tanah berpengaruh terhadap penurunkan kadar TPH tanah tercemar minyak bumi.
Kata kunci : bioremediasi, biostimulasi, kompos kacang tanah (Aracis hypogeal L.)
A. PENDAHULUAN
|
Lumpur limbah minyak bumi merupakan produk yang tidak mungkin dihindari oleh setiap perusahaan pertambangan minyak bumi dan menyebabkan pencemaran terhadap lingkungan (Sumastri, 2005). Sebab lumpur limbah minyak bumi mempunyai komponen hidrokarbon atau TPH yaitu senyawa organik yang terdiri atas hidrogen dan karbon contohnya benzene, toluene, ethylbenzena dan isomer xylema (Nugroho, 2006).
Menurut Nugroho, 2006 Total petroleum Hydrocarbon (TPH) ialah merupakan pengukuran konsentrasi pencemar hidrokarbon minyak bumi dalam tanah atau serta seluruh pencemar hidrokarbon minyak dalam suatu sampel tanah yang sering dinyatakan dalam satuan mg hidrokarbon/kg tanah.
Tambang Minyak Bumi dan Gas Alam di Kabupaten Bojonegoro yang terdapat di wilayah kecamatan Kadewan adalah 74 unit sumur meliputi desa wonocolo 44 sumur dengan kapasitas produksi 25.771 liter/hari, desa Hargomulyo 18 sumur dengan kapasitas produksi 12.771 liter/hari dan desa Beji 12 sumur dengan kapasitas produksi 8.249 liter/hari. Pada setiap kegiatan penambangan di sumur bor (cutting) tersebut, terdapat tumpahan minyak pada lahan sekitar akibat proses pengangkutan minyak, baik melalui pipa, alat angkut, maupun ceceran akibat proses pemindahan (Nugroho, 2006).
Pada tanah yang tercemar minyak bumi di daerah pertambangan Bojonegoro mengandung unsur makro yaitu karbon (C) 8,53% (sedang), Nitrogen (N) 0,20% (rendah), Fosfor (P) 0,01% (sangat rendah), Kalium (K) 0,22 % (sedang) dan kadar TPH yaitu 41.200 mg/kg (Oktavia, 2008). Dari hasil analisis ini, tanah tidak baik untuk pertanian karena hara N tergolong rendah dan senyawa hidrokarbon tergolong tinggi (Hardjowigeno, 2003).
Salah satu upaya secara biologis dalam mengatasi akibat pencemaran hidrokarbon pada tanah adalah dengan melakukan bioremediasi (Nugroho, 2006). Pada teknik bioremediasi tumpahan minyak bumi terdapat dua pendekatan yang dapat digunakan yaitu bioaugmentasi, di mana mikroorganisme pengurai ditambahkan untuk melengkapi populasi mikroba yang telah ada, dan biostimulasi, di mana pertumbuhan pengurai hidrokarbon asli dirangsang dengan cara menambahkan nutrien (Venosa dan Zhu, 2003 dalam munawar dkk, 2005).
Pada penelitian ini menggunakan metode biostimulasi dengan penambahan nutrien pada proses bioremediasi tumpahan minyak mentah diasumsikan mampu menstimulasi pertumbuhan mikroba tanah. Dalam waktu tertentu, bioremediasi dengan teknik ini mampu menurunkan konsentrasi minyak (Munawar dkk, 2005). Pertumbuhan mikroba alami pada tanah tercemar tersebut akan mendegradasi TPH tanah tercemar minyak bumi.
Penambahan nutrien khususnya kadar hara N, P, K pada tanah tercemar minyak bumi akan menambah konsentrasi kadar hara pada tanah. sehingga kadar hara pada tanah menjadi tercukupi. Meningkatnya konsentrasi kadar hara tanah dapat menstimulasi pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroba (Udiharto, 2005 dan Setyowati, 2008), salah satunya bakteri hidrokarbonoklastik. Tercukupinya kebutuhan nutrisi untuk perkembangbiakan bakteri ini akan menambahah jumlah bakteri tersebut. Pertambahan jumlah dari bakteri ini akan memaksimalkan proses degradasi hidrokarbon minyak bumi, dengan demikian penurunan konsentrasi hidrokarbon lebih optimal (Suharni, 2008).
Tujuan bioremidiasi lumpur limbah minyak bumi dengan penambahan kompos kacang tanah (Arachis hypogaea L.) dalam penelitian ini adalah:
1. mendiskripsikan kandungan unsur hara N, P, K pada kompos kacang tanah (Arachis hypogaea L.).
2. mendiskripsikan konsentrasi kompos kacang tanah (Arachis hypogaea L.) yang optimal dalam menurunkan kadar TPH tanah tercemar minyak bumi.
Dari penelitian ini diharapkan diperoleh manfaat dari segi keilmuan maupun dari segi praktisnya. Dari segi keilmuan hal ini penting bagi penerapan ilmu khususnya di bidang ekofisiologi dan mengurangi pencemaran lingkungan hidup. Dari segi praktis hasil penelitian ini dapat sebagai informasi kepada masyarakat dan industri tentang salah satu alternatif cara bioremidiasi terhadap tanah yang tercemar oleh limbah minyak bumi.
B. METODOLOGI PENELITIAN
1. Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Timba 5 liter, 16 buah; neraca, 1 buah; cangkul, 1 buah; cetok, 1 buah; soiltester, 1 buah, termometer. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu tanah yang tercemar minyak bumi, kotoran ternak 10 kg, tanaman kacang tanah (Arachis hypogaea L.) 5 kg, dedak 250 gr, sekam padi 5 kg, molases (tetes tebu) 5 ml, EM4 (bokashi) 20 ml, air 4 liter.
2. Tempat Penelitian
Tempat penelitianya dilakukan di green house jurusan Biologi Universitas Negeri Surabaya. Uji TPH di laboratorium teknik lingkungan ITS.
3. Variabel Penelitian
Pada penelitian tahap pertama tidak terdapat variabel penelitian. Pada Penelitian tahap kedua variabel manipulasi yang digunakan adalah konsentrasi kompos kacang tanah (Arachis hypogaea L.), variabel respon berupa kadar TPH pada tanah tercemar minyak setelah dilakukan penambahan kompos kacang tanah (Arachis hypogaea L.) dan variabel kontrol yang digunakan adalah konsentrasi kadar TPH dan N, P, K tanah tercemar minyak bumi sebelum dilakukan perlakuan, ukuran dan bentuk timba (tempat proses bioremediasi), berat tanah, dan kadar hara kompos kacang tanah.
4. Prosedur Penelitian
Tahap penelitian pertama yaitu pembuatan media kompos kacang tanah (Arachis hypogaea L.) dengan bantuan aktivator EM4 (bokashi). Tahap penelitian kedua yaitu penambahan kompos kacang tanah (Arachis hypogaea L.) dengan konsentrasi 0 gram, 385 gram, 500 gram dan 636 gram dicampurkan ke masing-masing timba berisi tanah tercemar minyak bumi.
Data pada akhir penelitian yaitu hari ke-30, pada tahap pertama berupa kadar hara kompos kacang tanah (Arachis hypogaea L.) meliputi uji N, P, K, C/N rasio, suhu dan pH, sedangkan pada tahap kedua yaitu kadar TPH tanah sebelum dan sesudah perlakuan.
C. HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian bioremediasi tanah tercemar minyak bumi dengan metode biostimulasi kompos kacang tanah (Arachis hypogeal L.) terdapat 2 tahapan. Hasil yang di peroleh adalah berupa data pada penelitian tahap pertama dan data penelitian tahap kedua. Pada tahap pertama data berupa kadar N, P, K pada kompos kacang tanah. Pada tahap kedua data berupa kadar TPH (Total Petroleum Hydrocarbon) pada tanah tercemar minyak bumi yaitu sebelum dan sesudah perlakuan. Untuk data awal tanah tercemar minyak bumi sebelum perlakuan yaitu:
Tabel 4.1 Hasil uji awal kadar TPH dan N tersedia pada tanah tercemar minyak bumi
Parameter | Kadar pada tanah | Kriteria | Keterangan |
TPH | 41.200 mg/kg | >10.000 mg/kg (Kep.Men.LH no.128) | Melebihi ambang batas |
N tersedia | 0.20 % | (0,10-0,20) % (Kriteria Hardjowigeno, 2003) | Rendah |
Berdasarkan data pada Tabel 4.1 tersebut menunjukkan bahwa kadar TPH tanah awal ialah melebihi standart baku mutu nilai akhir hasil pengolahan limbah yang disyaratkan oleh Menteri Lingkungan Hidup, yaitu sebesar 10.000 ppm (lampiran) dan kadar N-tersedia pada tanah tergolong rendah sesuai dengan kriteria penelitian kandungan unsur hara tanah yang ditentukan oleh Staf Pusat Penelitian Tanah (Lampiran), maka berdasarkan data awal ini dilakukan penelitian bioremediasi dengan metode biostimulasi kompos kacang tanah (Arachis hypogea L.) untuk menurunkan kadar TPH tanah dan meningkatkan kadar hara N-tersedia dalam tanah dan pada akhir penelitian diperoleh data sebagai berikut:
1. Kadar Hara N, P, K pada kompos kacang tanah (Arachis hypogea L.)
Berdasarkan hasil analisis kadar hara N, P, K pada kompos kacang tanah (Arachis hypogea L.), diperoleh data kadar N, P, K pada kompos kacang tanah pada Tabel 4.2 sebagai berikut:
Tabel 4.2 Kadar hara N, P, K pada kompos yang berbahan dasar kacang tanah (Arachis hypogea L.)
Parameter | Hasil | Satuan | Kriteria Hardjowigeno (2003) |
N-tersedia | 1.15 | % | Tinggi |
P (HNO3+HCLO4) | 0.10 | % | Sangat Tinggi |
K (HNO3+HCLO4) | 0.73 | % | Sangat Tinggi |
Berdasarkan hasil analisis data hasil penelitian (Tabel 4.2) bahwa hasil analisis kadar hara pada kompos kacang tanah adalah N sebesar 1,15%, P sebesar 0,1, %, K sebesar 0,73 %. Menurut kriteria penilaian sifat kimia tanah (Staf Penelitian Tanah, 1983) berdasarkan niali N yang di peroleh adalah tergolong tinggi.
Kompos kacang tanah merupakan pupuk yang berasal dari tanaman kacang tanah. Kacang tanah merupakan tanaman legum. Karena kemampuan tanaman legum mengikat N udara dengan bantuan bakteri penambat N menyebabkan kadar N dalam tanaman legum reiatif tinggi. Kompos kacang tanah berperan sebagai bahan untuk menstimulasi peningkatan aktifitas bakteri dalam tanah tercemar minyak bumi dan memberikan tambahan kadar hara dalam tanah.
Sifat baik kompos terhadap tanah antara lain ialah (Simamora, 2008) Mengandung unsur hara makro dan mikro lengkap, dapat memperbaiki struktur tanah sehingga tanah menjadi gembur, memiliki daya simpan air (water holding capasity) yg tinggi, meningkatkan aktifitas mikroorganisme tanah yang mnenguntungkan.
Penambahan nutrien khususnya kadar hara N, P, K pada tanah tercemar minyak bumi akan menambah konsentrasi kadar hara pada tanah. sehingga kadar hara pada tanah menjadi tercukupi. Meningkatnya konsentrasi kadar hara tanah dapat menstimulasi pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroorganisme.
Nutrien digunakan oleh bakteri sebagai sumber materi dan energi untuk menyusun komponen sel seperti genom, membran plasma, dan dinding sel (Suharni dkk, 2008). Pada proses metabolisme bakteri, hara N digunakan sebagai penyusun protein, asam nukleat dan koenzim; hara P digunakan sebagai penyusun asam nukleat, pospolipid dan koenzim; hara K digunakan sebagai kofaktor beberapa enzim (Anonim, 2010). Unsur C digunakan bakteri sebagai penyusun makromolekul sel misalnya protein, karbohidrat, asam nukleat, dan lipid. Semua molekul yang mengandung karbon ini terlibat dalam proses metabolisme (Suharni dkk, 2008).
2. Kadar TPH (Total Petroleum Hidrocarbon) Tanah
Berdasarkan hasil analisis kadar TPH tanah setelah perlakuan dengan penambahan kompos kacang tanah (Arachis hypogea L.) pada tanah tercemar minyak bumi, diperoleh hasil TPH tanah sebagai berikut:
Tabel 4.3 Pengaruh Konsentrasi Kompos Kacang Tanah (Arachis hypogea L.) Dalam Menurunkan Kadar TPH Tanah Tercemar Minyak Bumi
Konsentrasi kompos kacang tanah (gr) | Kadar TPH awal (mg/kg) | Kadar TPH (mg/kg) setelah perlakuan | Persentase Penurunan (%) |
Kontrol | 41.200 | 20.110,0±0 | 51,2±0 |
385 | 14.932,5±2.603 | 63,2±6,3 | |
500 | 13.667,5±1.878 | 66,8±4,6 | |
636 | 15.957,5±2.544 | 61,3±6,2 |
Berdasarkan analis data hasil penelitian (Tabel 4.3) dapat diketahui terjadi peningkatan kadar N di dalam tanah. Peningkatan kadar N tertinggi terjadi pada tanah dengan penambahan kompos sebesar 636 gram. Kadar N pada tanah tanpa penambahan kompos mengalami peningkatan menjadi 0,39. Kadar N 0,39 % menurut Hardjowigeno (2003) termasuk dalam kriteria sedang. Peningkatan kadar N terendah pada akhir penelitian terjadi pada tanah dengan penambahan kompos kacang tanah 500 gram, namun menurut Hardjowigeno (2003) adalah masih termasuk dalam kriteria sedang. Dari data yang diperoleh menunjukkan bahwa penambahan kompos kacang tanah berpengaruh terhadap kadar TPH dan persentase penurunan TPH.
Penurunan TPH disebabkan karena proses degradasi terhadap senyawa-senyawa hidrokarbon oleh bakteri yang telah distimulasi pertumbuhanya oleh kompos yang telah ditambahkan kedalam tanah tercemar minyak bumi tersebut. Perbedaan hasil TPH yang telah didegrasasi pada akhir penelitian dapat disebabkan oleh berbagai faktor. Faktor-faktor yang mempengaruhi antara lain adalah nutrien organik untuk menstimulasi bakteri indigenaous dan faktor lingkungan yang mendukung kelangsungan proses degradasi senyawa hidrokarbon yang dilakukan oleh bakteri.
Penambahan nutrien dalam penelitian ini adalah menggunakan nutrien dari kompos kacang tanah. Kompos kacang tanah merupakan pupuk yang berasal dari tanaman kacang tanah. Kacang tanah merupakan tanaman legum. Karena kemampuan tanaman legum mengikat N udara dengan bantuan bakteri penambat N menyebabkan kadar N dalam tanaman legum reiatif tinggi. kompos kacang tanah berperan sebagai bahan untuk menstimulasi peningkatan aktifitas bakteri dalam tanah tercemar minyak bumi dan memberikan tambahan kadar hara dalam tanah.
Dilakukan penambahan nutrien pada proses bioremediasi ini sebab nutrien diperlukan oleh semua jasad hidup untuk melakukan pertumbuhan dan reproduksinya. Nutrien merupakan sumber materi dan energi untuk membentuk komponen sel dan melakukan segala kegiatan hidup dalam sel (Suharni dkk, 2008).
Seperti halnya dengan jasad hidup pada umumnya, mikroorganisme memerlukan energi dan bahan-bahan untuk membangun tubuhnya (sintesa protoplasma dan bagian-bagian sel yang lain) yang disebut nutrien. Untuk dapat menggunakan energi dari nutrien maka sel melakukan kegiatan yang menyebabkan terjadinya perubahan kimia dalam sel (metabolisme). Metabolisme dibagi atas anabolisme/asimilasi (proses sintesa untuk membentuk bahan protoplasma dan bagian sel lain) dan katabolisme/disimilasi (proses perombakan bahan makanan menjadi bahan lebih sederhana disertai pelepasan energi) (Anonim, 2010).
Mikroorganisme membutuhkan seperti nitrogen dan fosfor untuk menunjang kehidupan dan metabolismenya, namun jumlah nutrien dalam tanah umumnya terbatas sehingga menghambat proses degradasi minyak dalam tanah (Nugroho, 2006). Penambahan nutrien khususnya kadar hara N, P, K pada tanah tercemar minyak bumi akan menambah konsentrasi kadar hara pada tanah. sehingga kadar hara pada tanah menjadi tercukupi. Meningkatnya konsentrasi kadar hara tanah dapat menstimulasi pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroorganisme.
Mikroorganisme yang banyak hidup dan berperan di lingkungan yang mengandung hidrokarbon adalah bakteri, sedangkan kehadiran jenis yang lain tidak terlalu dominan tetapi cukup berperan yaitu fungi, ragi, alga dan aktinomisetes. Bakteri dalam aktifitas hidupnya memerlukan molekul karbon sebagai salah satu sumber nutrisi dan energi untuk melakukan metabolisme dan perkembangbiakanya. Secara khusus, kelompok mikroorganisme yang mampu menggunakan sumber karbon yang berasal dari senyawa hidrokarbon disebut mikroorganisme hidrokarbonoklastik (Nugroho, 2006).
Krakteristik mikroorganisme hidrokarbonoklastik yang tidak dimiliki oleh mikroorganisme lain adalah kemampuanya mengekskresikan enzim hidroksilase, yaitu enzim pengoksidasi hdrokarbon, sehingga bakteri ini mampu mendegradasi senyawa hidrokarbon minyak bumi dengan memotong rantai hidrokarbon tersebut menjadi lebih pendek (Nugroho, 2006).
3. Faktor lingkungan
Pada penelitian bioremediasi tanah tercemar minyak bumi dengan metode biostimulasi kompos kacang tanah (Arachis hypogeal L.) ini diperoleh faktor lingkungan meliputi suhu, pH dan kelembaban tanah.
Berikut ini adalah data faktor lingkungan yang diperoleh pada awal penelitian yang ditunjukkan pada Tabel 4.5
Tabel 4.5 Hasil analisis Faktor Lingkungan Pada Awal Penelitian
Parameter | Satuan | Nilai |
pH | - | 7 |
Suhu tanah | 0C | 29 |
Kelembaban | % | 1 |
Sedangkan pada akhir penelitian diperoleh hasil sebagai berikut:
Tabel 4.6 Hasil Analisis Faktor Lingkungan Pada Akhir Penelitian
Perlakuan | Faktor lingkungan | ||
pH | Suhu tanah (0C) | Kelembaban | |
Control | 6,80 | 29 | 2 |
385 | 6,25 | 29 | 2 |
500 | 6,20 | 29 | 2 |
636 | 6,45 | 29 | 2 |
Berdasarkan data penelitian faktor lingkungan (Tabel 4.5 dan 4.6) di atas terlihat telah terjadi penurunan pH dan peningkatan kelembaban namun untuk suhu tanah tadak mengalami perubahan. Penambahan air setiap 2 hari sekali menyebab kenaikan. Suhu tidak mengalami perubahan dan masih dalam batas sehu optimal untuk degradasi hidrokarbon yaitu 350C (Green and Trett 1989 dalam Armon and Arbel, 1998)
Penurunan pH dari 7 menjadi <7 dapat terjadi karena aktifitas metabolisme yang menghasilkan asam-asam organik. Asam organik yang dihasilkan dapat menyebabkan kondisi tanah menjadi asam dan pH menjadi turun. Dames and Moore (1996) menyebutkan bahwa degradasi akan mendekati Dames and Moore (1996) menyebutkan bahwa degradasi akan mendekati optimum pada pH 7-8 sehingga penurunan pH pada penelitian ini dapat menjadi faktor penghambat degradasi TPH.
Suhu tanah tidak mengalami perubahan sebab tempat dilakukan penelitian merupakan tempat terbuka yaitu di green house. Waktu pengukuran dilakukan dengan jam yang sama yaitu siang hari.
Kelembaban tanah mengalami kenaikan karena penambahan air setiap 2 hari sekali. Penambahan dilakukan karena biodegradasi kontaminan tergantung pada suplai air pada lingkungan tanah. Kebutuhan air tidak hanya sebagai persyaratan untuk proses fisiologi mikroorganisme tetapi juga transport nutrient dan produk metabolic dari mikroorganisme dan untuk mengatasi keterbatasan oksigen pada lingkungan mikro tanah (Baker and Herson, 1994).
D. SIMPULAN
Berdasarkan data yang diperolehdari penelitian Bioremediasi dengan metode biostimulasi kompos kacang tanah (Arachis hypogaea L.) pada tanah tercemar minyak bumi di Bojonegoro maka dapat disimpulkan bahwa:
- Kadar hara N, P, K pada kompos kacang tanah (Arachis hypogaea L.) berturut-turut adalah 1,15 %, 0,10 % dan 0,73 %.
- Konsentrasi kompos kacang tanah (Arachis hypogaea L.) yaitu 385 gram/kg tanah, 500 gram/kg tanah, 636 gram/kg tanah berpengaruh terhadap dalam penurunkan kadar TPH tanah tercemar minyak bumi
Daftar Pustaka
Anonim, 2010. Bakteri, Jamur (Fungi), Dan Nutrisi Mikroorganisme. Tani Muda
Budianto, H. 2006. Perbaikan lahan terkontaminasi minyak bumi secara bioremediasi
Hadi, S N. 2003. Degradasi Minyak Bumi via “Tangan” Mikroorganisme.
Diaksesdari http://www.chemistry.org/artikel_kimia/kimia_material/degradasi_minyak_bumi_via_tangan_mikroorganisme/.
Hardjowigeno, S. 2003. Ilmu Tanah. Jakarta: Akademika Pressindo
Heyne, K. 1987. Tumbuhan Berguna Indonesia. Jakarta: Yayasan Sarana Wana Jaya
Munawar dkk. 2005. Bioremediasi Tumpahan Minyak Mentah Dengan Metode Biostimulasi Di Lingkungan Pantai Surabaya Timur. Surabaya.
Nugroho, A. 2003. Bioremidiasi Hidrokarbon Minyak Bumi. Jakarta: Bumi Aksara
Suharni dkk. 2008. Mikrobiologi Umum. Yogyakarta: Universitas Atmajaya Yogyakarta
Sumastri. 2002. Bioremediasi Lumpur Minyak Bumi Secara Pengomposan Menggunakan Kultur Bakteri Hasil Seleksi. Bandung.
Udiharto, M. 2005. Pemanfaatan Bioreaktor Untuk Penanggulangan Lumpur Berminyak. Cepu: Yayasan Kesejahteraan Warga Migas.
No comments:
Post a Comment