i

PENGUJIAN DAN KARAKTERISASI MORFOLOGI BAKTERI POTENSIAL

PENDEGRADASI DIBENZOTHIOPHENE (DBT) PADA TANAH YANG

TERKONTAMINASI MINYAK BUMI DI SAMBOJA KALIMANTAN TIMUR

SKRIPSI

Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknologi

Pertanian pada Program Studi Teknologi Industri Pertanian

Oleh:

BIMBY ISSASSAM

1011205034

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS UDAYANA

2016

ii

Bimby Issassam (1011205034). Pengujian dan karakterisasi morfologi bakteri

potensial pendegradasi dibenzothiophene (DBT) yang diisolasi dari tanah yang

terkontaminasi minyak bumi di Samboja Kalimantan Timur. Di bawah

bimbingan Ir. Ida Bagus Wayan Gunam, MP., Ph.D dan Dr. Ir. Ni Made

Wartini, MP

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tingkat degradasi dan identifikasi

bakteri pendegradasi sulfur minyak bumi yang potensial. Sepuluh Isolat diuji aktivitas

biodesulfurisasinya dengan sistem dua fase, yaitu dengan menggunakan media

Mineral Salt Sulfur Free dan Dibenzothiophene 200 ppm dalam Tetradecane sebagai

model minyak bumi. Isolat tersebut diinkubasi selama 4 hari (96 jam) pada suhu 37oC

dan residu Dibenzothiophene dianalisis menggunakan Gas Chromatography,

Pengujian tersebut dilakukan dengan masing-masing ulangan sebanyak dua kali. Isolat

yang memiliki tingkat degradasi tertinggi di uji morfologi. Hasil penelitian

menunjukkan bahwa isolat SBJ 8 memiliki tingkat degradsi dibenzothiophene teringgi

dengan rata-rata nilai Optical Density pada panjang gelombang 660 nm sebesar 1.169

(OD660) serta dapat mendegradasi senyawa DBT 200 ppm dalam Tetradecane dengan

rata-rata 80,82 %, Morfologi berbentuk bulat (cocus).

Kata kunci: Dibenzothiophene, biodesulfurisasi, bakteri potensial, morfologi, SBJ8

iii

Bimby Issassam (1011205034). An Experiment and Characteristic Morfology of

potential degradation bacteria of dibenzothiophene (DBT) that had been isolated

from the soil where were contaminated with the crude oil in Samboja

Kalimantan Timur. Under supervision of Ir. Ida Bagus Wayan Gunan, MP.,

Ph.D and Ir. Ni Made Wartini, MP

Abstract

This study aimed to determine the level of degradation of potential sulfur

aromatic degrading bacteria. 10 Isolates were tested for their biodesulfurization

activity with a two-phase system. First, it used media Mineral Salt Sulfur-Free (the

liquid phase) and Second, Dibenzothiophene 200 ppm in the Tetradecane as a model

of aromatic (oil phase). Isolates were incubated for 4 days (96 hours) at 37°C and

analyzed using Gas Chromatography, the experiment is carried out with every phase

repeated twice. Isolate which has the highest rate of degradation test were identified

with morphological of bacteria. The results showed that isolates the SBJ 8 has the

highest rate of degradation of dibenzothiophene by the average absorbance (OD660

nm), 1.169 (OD 660 nm). and degrades the compounds DBT 200 ppm in Tetradecane,

with average 80.82%. and test morphology shaped cocus

Keywords: Dibenzothipohene, Biodesulfurization, Bacteria Potential, Morphology,

SBJ8

iv

RINGKASAN

Minyak bumi telah digunakan oleh manusia sejak 5000 tahun SM, produksi

dan konsumsi energi primer dunia menunjukkan peningkatan yang tinggi. Penggunaan

energi fosil terutama minyak bumi diakui mempunyai manfaat yang luas yaitu sebagai

bahan bakar utama pada kehidupan manusia namun juga mempunyai dampak yang

negatif yaitu hasil pembakaran dari minyak bumi menghasilkan emisi NOx yang

dapat menyebabkan iritasi pada mata yang menyebabkan rasa pedih dan berair dan gas

belerang oksida atau sering ditulis dengan SOx mempunyai sifat reaktif dengan uap

udara yang ada di udara untuk membentuk asam sulfat atau H2SO4.. Apabila asam

sulfat dan asam sulfit turun ke bumi bersama-sama dengan jatuhnya hujan, terjadilah

apa yang dikenal dengan acid rain atau hujan asam. Hujan asam sangat merugikan

kehidupan manusia, hewan, tumbuhan karena dapat merusak tanaman maupun

kesuburan tanah dan gangguan kesehatan.

Tingkatan senyawa sulfur organik dalam minyak bumi harus dikurangi, bahan

bakar fosil seperti minyak bumi mengandung berbagai senyawa organosulfur

heterosiklik, termasuk teralkilisasi bentuk dibenzothiophene. Senyawa tersebut adalah

senyawa utama sulfur di dalam beberapa jenis minyak mentah yang tidak bisa

sepenuhnya didesulfurisasi menggunakan proses katalis kimia Hidrodesulfurisasi.

Proses hidrodesulfurisasi sulit dilakukan untuk memisahkan senyawa sulfur aromatik

dalam minyak bumi sehingga dilakukan tahapan lanjutan dengan proses biologi yaitu

biodesulfurisasi menggunakan mikroba untuk menghilangkan sulfur aromatik

dibenzothiophene (Gunam et al., 2013).

v

Hasil penelitian dari (Gunam et al., 2014), menunjukkan bahwa dari puluhan

isolat yang diperoleh dari sampel tanah yang terkontaminasi minyak bumi di Samboja

Kalimantan Timur berpotensi mendegradasi senyawa sulfur aromatik dari minyak

bumi, dua puluh sembilan diantaranya memiliki kestabilan untuk hidup pada media uji

desulfurisasi. Sepuluh diantaranya berpotensi untuk mendegradasi sulfur aromatik dari

minyak bumi. Berdasarkan hal tersebut di atas, perlu dilakukan pengujian untuk

mengetahui isolat potensial pendegradasi sulfur aromatik minyak bumi tertinggi dari

sepuluh isolat.

Penelitian ini bertujuan untuk: (1) mengetahui kemampuan isolat dalam

mendegradasi sulfur aromatik dibenzothiophene, (2) menentukan isolat yang paling

potensial pendegradasi sulfur aromatik dibenzithiophene, (3) mengetahui

karakteristik morfologi isolat potensial pendegradasi sulfur aromatk

dibenzothiophene.Variabel yang diamati yaitu Optical Density (OD)/tingkat

kekeruhan, derajat keasaman (pH), dan kadar DBT sesudah proses desulfurisasi.

Prosedur percobaan penelitian ini melalui tahapan yaitu pembuatan media

pertumbuhan dan media uji degradasi dibenzothiophene, peremajaan isolat,

perbanyakan sel, preparasi sel, dan seleksi isolat.

Pengujian kesepuluh isolat potensial dalam media uji MSSF-DBT selama

proses desulfurisasi selama 4 hari (96 jam) di dalam waterbath shaker pada kecepatan

150 rpm pada suhu 37oC menunjukkan bahwa hasil isolat potensial pendegradasi

DBT yang paling tinggi kemampuannya dalam mendegradasi senyawa sulfur

aromatik yaitu isolat SBJ 8 sebesar 80,82%, Karakteristik morfologi isolat SBJ 8

memiliki bentuk bulat (cocus) sendiri-sendiri dan karaktersitik koloni berbentuk bulat,

berukuran besar, berwarna kuning, bertepian rata, dan elevasi cembung.

vi

vii

RIWAYAT HIDUP

Bimby Issassam dilahirkan di Jakarta, Provinsi DKI Jakarta pada tanggal 14

Desember 1992. Penulis merupakan putra ketiga dari tiga bersaudara pasangan Riduan

Pasaribu dan Tapitta Hutajulu.

Penulis mulai menempuh pendidikan di TK Pertiwi Jakasampurna, Bekasi

Barat pada tahun 1997 dan dilanjutkan ke pendidikan sekolah dasar di SDN 3

Jakasampurna, Bekasi Barat tahun 1998 dan lulus pada tahun 2004. Penulis

melanjutkan pendidikan di SMPN 4 Bekasi tahun 2004 dan lulus tahun 2007. Tahun

2007 penulis melanjutkan pendidikan ke SMA Pusaka Nusantara 1 Jakarta dan lulus

pada tahun 2010. Tahun 2010 penulis diterima di perguruan tinggi negeri melalui jalur

SNMPTN dan tercatat sebagai mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas

Udayana.

Selama tercatat sebagai mahasiswa penulis aktif dibidang organisasi

kemahasiswaan dan menjadi Anggota Pemula di Unit Kegiatan Mahasiswa

“Mahasiswa Pecinta Alam Wanaprastha Dharma” Universitas Udayana pada tahun

2010 – 2014. Pada periode tahun 2011/2012 menjadi Anggota SAR dan menjabat

sebagai Bendahara umum. Pada Periode 2012/2013 menjadi Anggota Inti

Mountainerring dan menjabat WAKASATSAR. Periode 2013/2014 menjabat pada

Posisi KASATSAR, periode 2014/2015 menjadi Anggota inti Diving dan menjabat

sebagai seksi keterampilan.

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa atas segala

Rahmat dan karunia-Nya,sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul

“Pengujian dan Karakterisasi Bakteri Potensial Pendegradasi Dibenzothiophene pada

Tanah yang Terkontaminasi Minyak Bumi di Samboja Kalimantan Timur” . dengan

baik. Skripsi ini disusun berdasrkan hasil penelitian dan diajukan sebagai salah satu

syarat untuk meraih gelar Sarjana Teknologi Pertanian studi di Fakultas Teknologi

Pertanian Universitas Udayana.

Skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik oleh penulis atas dukungan,

bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin

mengucapkan terima kasih sebear-besarnya kepada:

1. Bapak Ir. Ida Bagus Wayan Gunam, MP., Ph.D., selaku dosen pembimbing I

dan Ibu Dr. Ir. Ni Made Wartini, MP sebagai pembimbing II yang telah

memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan skripsi ini.

2. Bapak Dr.Ir. Dewa Gede Mayun Permana, MS., selaku Dekan Fakultas

Teknologi Pertanian Universitas Udayana.

3. Ibu Ir. Amna Hartiati, MP., dan Bapak I Wayan Arnata, S.TP, M.Si., selaku

Ketua dan Sekretaris Jurusan Teknologi Industri Pertanian Universitas

Udayana.

4. Komisi PKL, UP, Seminar Hasil di Fakultas Teknologi Pertanian Universitas

Udayana yang memungkinkan terselenggaranya Skripsi ini.

5. Seluruh staf dosen dan pegawai Fakultas Teknologi Pertanian Universitas

Udayana.

ix

6. Seluruh teknisi laboratorium Mikrobiologi Pangan, Peternakan, Biosains serta

Lab Forensik POLDA Bali atas bimbingan, kemudahan dan petunjuknya

selama penelitian hingga penyusunan skripsi ini selesai.

7. Seluruh keluarga dan orang tua yang telah memberikan semangat, doa dan

uang saku kepada penulis dalam melaksanakan pendidikan sampai selesai di

Universitas Udayana.

8. Teman Biodesulfurisasi terima kasih atas bantuannya dalam perkuliahan,

membuat tugas, praktikum dan peneliti hingga akhir skripsi ini.

9. Keluarga besar Mapala Wanaprastha Dharma Universitas Udayana terima

kasih atas bantuanya menemani begadang untuk menyusun skripsi khususnya

Aceng, Fugu dan Sempler yang membantu meminjamkan printer dan laptop

untuk meyelesaikan skripsi ini.

Semoga Tuhan Yang Maha Esa membalas semua budi baik ini dengan balasan

yang lebih baik. Penulis menyadari bahwa laporan skripsi ini jauh dari sempurna,

oleh karena itu penulis sangat mengharapkan segala bentuk kritik dan saran yang

bersifat membangun demi kesempurnaan di masa mendatang. Akhir kata penulis

berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.

Bukit Jimbaran, April 2016

Penulis

x

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN PERSYARATAN ............................................................................. i

ABSTRAK ............................................................................................................ ii

ABSTRACK ......................................................................................................... iii

RINGKASAN ....................................................................................................... iv

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................... vi

RIWAYAT HIDUP ............................................................................................... vii

KATAPENGANTAR ............................................................................................ viii

DAFTAR ISI ......................................................................................................... x

DAFTAR TABEL ................................................................................................. xiii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xiv

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xv

I.PENDAHULUAN .............................................................................................. 1

1.1. Latar Belakang ............................................................................................ 1

1.2. Rumusan Masalah........................................................................................ 3

1.3. Hipotesis...................................................................................................... 3

1.4. Tujuan Penelitian ......................................................................................... 4

1.5. Manfaat Penelitian ....................................................................................... 4

II. TINJAUAN PUSTAKA.................................................................................... 5

2.1. Pengurangan Senyawa Sulfur dalam Minyak Bumi ...................................... 5

2.2. Dibenzothiphene ......................................................................................... 7

2.3. Biodesulfurisasi (BDS) ................................................................................ 7

2.4. Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroba ..................................... 9

2.4.1. Suhu ......................................................................................................... 9

xi

2.4.2. Nutrisi ...................................................................................................... 10

2.4.3. Nilai pH .................................................................................................... 10

2.4.4. Aktifitas Air .............................................................................................. 10

III. METODE PENELITIAN................................................................................. 11

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ...................................................................... 11

3.2. Bahan dan Alat ............................................................................................ 11

3.3. Prosedur Percobaan ..................................................................................... 12

3.3.1.Pembuatan Media Pertumbuhan dan Media Uji Degradasi DBT.............. 12

3.3.2. Peremajaan Isolat ................................................................................... 13

3.3.3. Perbanyakan Sel dan Preparasi Sel ......................................................... 13

3.3.4. Karakterisasi Koloni .............................................................................. 14

3.3.5. Seleksi Isolat ......................................................................................... 14

3.3.6. Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian ..................................................... 15

3.3.7. Variabel yang Diamati ........................................................................... 15

3.3.7.1. Pengukuran Optical Density (OD) .................................................... 15

3.3.7.2. Pengukuran Derajat Keasaman (pH) ................................................. 16

3.3.7.3. Pengukuran Kadar DBT ................................................................... 16

3.3.7.4. Uji morfologi ................................................................................... 17

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................................ 19

4.1. Seleksi Isolat Potensial ................................................................................ 19

4.2. Uji Morfologi .............................................................................................. 22

V. KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................................... 24

5.1. Kesimpulan ................................................................................................. 24

5.2.Saran ............................................................................................................ 24

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 25

xii

LAMPIRAN .......................................................................................................... 28

xiii

DAFTAR TABEL

No. Judul Halaman

1. Karakteristik koloni yang tumbuh pada media MSSF-CA ......................................... 19

2. Nilai OD10 isolat potensial setelah inkubasi selama 96 jam ...................................... 20

3. Data hasil seleksi 6 isolat potensial pada media MSSF-DBT dengan konsentrasi

200 ppm dibenzothiphene ......................................................................................... 21

4. Data hasil seleksi 3 isolat potensial pada media MSSF-DBT dengan konsentrasi

200 ppm dibenzothiphene ......................................................................................... 21

xiv

DAFTAR GAMBAR

No. Judul Halaman

1. Struktur kimia dari senyawa sulfur organik dalam minyak bumi ........................ 5

2. Jalur desulfurisasi dibenzothiophene dengan Rhodococcus erythropolos IGTS8

(4S .athway) ...................................................................................................... 7

3. Struktur kimia dibenzothiophene ....................................................................... 8

4. Diagram alir penelitian ...................................................................................... 15

5. Isolat 10 terbaik setelah digores kuadran pada media selektif MSSF-CA ........... 20

6. Foto pewarnaan gram isolate SBJ 8 dengan perbesaran 1000X .......................... 23

xv

DAFTAR LAMPIRAN

No. Judul Halaman

1. Pengujianaktivitas biodesulfurisasi ............................................................. 29

2. Pewarnaan Gram Isolat SBJ 8 ..................................................................... 31

3. Kromatogram Isolat SBJ 8 .......................................................................... 32

4. Tabel luas area standar DBT fan kromatogram ........................................... 34