Home / Artikel / Penanganan Limbah Hidrokarbon dengan Mikroba

Penanganan Limbah Hidrokarbon dengan Mikroba

GEBRAKAN Emil Salim yang ditujukan kepada pengusaha/industri yang tidak mengoperasikan pengolahan limbahnya disampaikan Meneg KLH pada pertemuannya dengan anggota Kadin Jakarta belum lama ini(Kompas, 22/10/1991). Pada pertemuan tersebut diumumkan sederet perusahaan pencemar lingkungan, namun mereka masih diberi kesempatan untuk mengoperasikan dan menyempurnakan pengolah limbahnya sampai akhir Desember 1991. Bila masih membandel, maka gebrakan Emil Salim yang kedua tak segan-segan akan menyeret pengusaha/ industri pencemar ke pengadilan sesuai dengan UU Lingkungan No. 4 Tahun 1982.

Dari sekian banyak industri pencemar yang diumumkan salah satu di antaranya industri kimia. Industri kimia, khususnya petrokimia, menggunakan hasil minyak bumi sebagai baban baku. Limbahnya yang paling banyak dihasilkan adalah senyawa-senyawa hidrokarbon (HK).

Limbah HK cair bersifat hidrofob dan mempunyai kerapatan lebih rendah dari air. Oleh sebab itu limbah ini selalu terapung di permukaan air. Pembuangan limbah ke sungai akan menutupi permukaan air akibatnya oksigen yang terlarut menurun. Kelarutan oksigen yang rendah membuat plankton dan hewan air lainnya menjadi lemas dan akhirnya mati. Tidak hanya itu warna kehitaman menyebabkan sinar matahari sukar menembus dasar sungai sehingga fotosintesis tumbuhan air tidak berlangsung dan tumbuhan itu mati juga.

Pemisahan HK dalam limbah tidaklah terlalu sukar karena memang pada dasarnya sudah terpisah. Yang menjadi masalah adalah akan dibuang ke mana limbah ini dan bagaimana efeknya terhadap lingkungan? Cara-cara konvensional yang banyak digunakan adalah pembuatan sumur pembuangan. Yang menjadi masalah pada cara ini adalah berapa banyak sumur yang diperlukan dan kemungkinannya akan mencemari air tanah. Penggunaan mikroba untuk menanggulangi limbah HK merupakan alternatif yang cocok untuk diperhatikan.

Biodegradasi hidrokarbon
Biodegradasi HK dengan mikroba berlangsung pada suasana aerob. Hidrokarbon tersebut digunakan sebagai mutrien mikroba dan diurai menjadi karbondioksida. Tidak semua molekul HK mudah didegradasi mlkroba. Zobell meneliti kemampuan mikroba pendegradasi HK hasilnya sebagai berikut: pertama, HK alifatik didegradasi dan dicerna oleh banyak mikroorganisme. Sedangkan HK-aromatik dioksidasi parsial; kedua, n-alkana dengan panjang rantai karbon (C) lebih kecil dari 10 tidak dicerna tapi hanya teroksidasi kecuali bila menggunakan mikroba Acinetobacter; ketiga, HK jenuh mudah didegradasi dari pada HK tak jenuh; dan keempat, HK rantai lurus lebih mudah didegradasi daripada rantai bercabang.

Mikroba yang mampu mendegradasi HK adalah spesies-spesies dari genus Candida, Corynebacterium sp, dan Pseudomonas putida. Pemecahan molekul HK n-alkana oleh semua mikroba tersebut diinisiasi oleh sistem enzim mono-oksigenase multi komplek (w-hidrosilase) yang mengoksidasi alkana menjadi alkohol primer. Kedua jenis mikroba dari genus Candida dan Corynebacterium sp, memerlukan NADH (senyawa pereduksi), navoprotein, protein besi, dan sitokrom P450 dalam sistem sitokrom-P450 untuk mengoksidasi alkana. Sedangkan Pseudomonas putida memakai sistem rubredoksin yang memerlukan NADH dan flavoprotein untuk mengoksidasi alkana. Karakteristik mikroba pendegradasi HK di sini adalah kemampuannya untuk mengekspresi enzim ?-hidroksilasi yang tidak dijumpai dalam mikroba lainnya.

Selanjutnya alkohol primer yang terbentuk dioksidasi lebih lanjut menjadi senyawa aldehid dan akhirnya menjadi asam lemak. Asam lemak yang terbentuk bisa diurai langsung menjadi karbondioksida (C02) melalui proses ?-oksidasi atau digunakan sebagai nutrien (sumber karbon dan energi) untuk pertumbuhan sel melalui proses ?-oksidasi.

Biodegradasi HK tak jenuh yang mempunyai ikatan rangkap pada atom karbon ujung (alkena) melalui proses hidroksilasi terlebih dahulu. Ada tiga jenis produksi yang diperoleh dari hidroksilasi alkena yaitu senyawa alkohol, epoksida, dan alkana. Ketiga senyawa tersebut secara bertahap dimetabolisme melalui proses ?-oksidasi dan ?-oksidasi menjadi molekul yang lebih kecil, dan larut dalam air dan tidak beracun.

Biodegradasi HK bercabang dimulai dari ujung-ujung cabangnya. Bila ujung rantai karbon merupakan HK jenuh maka akan didegragasi mirip dengan degradasi alkana. Namun bila ujung rantai karbon merupakan HK tak jenuh maka didegradasi mirip dengan degradasi alkena.

Pengetahuan tentang metabolisme HK dalam mikroba sangat diperlukan dalam pengolah limbah HK. Karena dengan pengetahuan tersebut: pertama, kita mengetahui jenis senyawa antara yang terjadi dalam degradasi HK, kedua, kita mengetahui apakah senyawa antara tersebut beracun atau tidak serta pengendaliannya, dan ketiga kita bisa memanfaatkan senyawa antara yang terbentuk menjadi produk yang bernilai ekonomi, misalnya asam lemak yang dihasilkan sebagai hasil antara metabolisme bisa diubah menjadi etanol propanol, butanol, asam asetat, dan asam laktat dengan mikroba tertentu dalam suasana anaerob.

Penanganan limbah HK
Penanganan limbah HK dimulai dari pemisahan padatan dan pemisahan minyak yang terdapat dalam limbah yang dilanjutkan dengan pengolahan biologi untuk mendegradasi HK dan senyawa organik lain. Efluen lebih lanjut diolah secara kimiawi untuk menghilangkan senyawa fosfat dam nitrogen. Selanjutnya logam-logam dan senyawa organik yang terlarut dipisahkan melalui proses filtrasi dan adsorbsi oleh karbon aktif. Efluen sebelum dibuang diklorinasi untuk mematikan kuman/mikroba patogen dan dinetralkan pHnya sehingga aman bagi lingkungan.

Pengolahan limbah-limbah HK secara biologi (mikroba) melalui proses aerob. Oleh sebab itu dalam kolam pengolahan limbah memerlukan aerasi yang cukup agar oksidasi HK berlangsung. Aerasi yang dilakukan memasukkan udara ke dalam limbah atau melalui pengadukan. Gabungan aerasi dan pengadukan lebih cocok digunakan karena selain untuk aerasi cara ini membuat permukaan limbah lebih luas sehingga kontak mikroba menjadi besar dan degradsi lebih efektif.

HK tidak akan terlarut dalam air pada pengadukan. Untuk memperbesar distribusi mikroba ke dalam limbah HK maka perlu ditambah zat pengemulsi sedemikian rupa, sehingga terjadi emulsi HK dalam air. Tersebarnya mikroba ke larutan HK akan mempercepat proses degradasi.

Ada dua nutrien utama yang membatasi aktivitas mikroba pendegradasi HK yaitu nitrogen dan fosfor. Untuk itu senyawa ini harus ditambahkan dalam kolam pengolah limbah. Di pasaran nitrogen dan fosfor sudah tersedia dalam bentuk senyawa pengemulsi. Dengan demikian ada dua keuntungan yang diperoleh yaitu nutrien terpenuhi dan sekaligus zat pengemulsi.

Temperatur kolam pengolah hmbah perlu diperhatikan. Selama degradasi HK temperatur akan naik dari suhu psikofilik (4-20 °C) sampai mesofilik (20-40 °C). Namun demikian jangkauan temperatur di mana mikroba mampu melakukan aktivitasnya cukup lebar sehingga perubahan temperatur tidak terlalu mempengaruhi aktivitasnya. Gilbert dan Higgins mengamati perubahan aktivitas mikroba dalam mendegradasi HK dari berbagai sumber minyak bumi. Sampel yang digunakan adalah minyak ringan, minyak North Sea,dan ter. Dalam air yang mempunyai suhu antara 4- 6 °C ternyata 83 % minyak ringan, 60% minyak North Sea, dan 38% ter terdegradasi dalam waktu 50 hari. Sedangkan dalam air laut antara suhu 12-13 °C banyaknya minyak terdegradasi selama 17 hari adalah 96% minyak ringan, 58% minyak North Sea, dan 36% ter.

Dengan demikian, dalam pengolahan HK dengan mikroba pada prinsipnya bisa dilakukan pada suhu ruang biasa (tanpa perlu pengaturan suhu). pH limbah yang netral atau sedikit asam kurang mempengaruhi aktivitas mikroba. Namun setelah dimetabolisme maka pH efluen menjadi asam oleh sebab itu perlu dinetralkan dengan kapur (gamping) setelah tahap klorinasi.

Setelah tahap pengolahan dengan mikroba efluen diolah lebih lanjut, dengan cara kimia-fisika untuk menghilangkan senyawa-senyawa fosfat, nitrogen, logam-logam dan senyawa organik yang terlarut. Mikroba yang digunakan dalam pengolahan limbah harus dimatikan terlebih dahulu sebelum dibuang ke lingkungan dengan cara klorinasi atau ozonisasi (cara ini lebih bagus namun mahal).

Setiap tahap pada pengolahan limbah HK, limbah umumnya, perlu dikontrol secara periodik sehingga tidak kebocoran lebih awal diketahui. Limbah yang telah diolah dan memenuhi persyaratan (tidak berbahaya, berbau dan beracun) bagi lingkungan boleh dibuang.

(Zeily Nurachman, Staf Pengajar Kimia ITB)

Sumber: Kompas, 2 Januari 1992

Share

Leave a Reply

Your email address will not be published.

*

code

x

Check Also

Covid-19 Menurunkan Emisi Karbon Global

Pandemi Covid-19 telah memangkas lebih dari delapan persen emisi karbon global, Berkurangnya emisi ini terjadi ...

%d blogger menyukai ini: