Upload
sasqia-orina-safitri
View
35
Download
2
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Penurunan konsentrasi total petroleum hydrocarbon pada tanah yang terkontaminasi minyak bumi menggunakan activated sludge dengan metode bioremediasi
Citation preview
LAPORAN AKHIR PKMP
PENURUNAN KONSENTRASI TOTAL PETROLEUM HYDROCARBON PADA
TANAH YANG TERKONTAMINASI MINYAK BUMI MENGGUNAKAN
ACTIVATED SLUDGE DENGAN METODE BIOREMEDIASI
Oleh:
Sasqia Orina Safitri (H1D109015)Angkatan 2009
Chandra Deasy Kusuma W. (H1D109012)Angkatan 2009
Aditya Poetra Pratama (H1D110051)Angkatan 2010
Fradita Wanda Sri (H1D111035)Angkatan 2011
UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT
BANJARBARU
2013
I. PENDAHULUAN
Latar Belakang Masalah
Berbagai kasus pencemaran limbah berbahaya dan beracun (B3) dari kegiatan
penambangan minyak bumi yang terjadi di Indonesia memerlukan perhatian yang lebih
serius. Setiap tahun kebutuhan minyak bumi terus mengalami peningkatan seiring dengan
tingginya kebutuhan energi sebagai akibat kemajuan teknologi dan kebutuhan hidup
manusia, sehingga potensi pencemaran oleh minyak bumi juga meningkat (Budianto,
2009).
Selain itu, pemanfaatan berbagai produk akhir atau produk-produk turunan
minyak bumi juga semakin meningkat sehingga peningkatan akan permintaan minyak
bumi di seluruh dunia telah mengakibatkan pertumbuhan dan ekspansi pada kegiatan
eksplorasi dan pengolahan minyak mentah di berbagai negara, termasuk Indonesia.
Namun demikian, kita selalu dihadapkan pada dilema antara peningkatan produksi
dengan pelestarian sumber daya alam lingkungan serta dampak yang ditimbulkan dari
proses produksi tersebut. Hal ini berarti perkembangan industri baik pengolahan minyak
bumi maupun industri yang menggunakan minyak bumi, ternyata merupakan salah satu
sumber pencemar lingkungan (Astri. N, 2006).
Tanah yang terkontaminasi minyak tersebut dapat merusak lingkungan serta
menurunkan estetika. Limbah minyak bumi yang dihasilkan usaha atau kegiatan minyak,
gas dan panas bumi atau kegiatan lain yang menghasilkan limbah minyak bumi
merupakan limbah bahan berbahaya dan beracun yang memiliki potensi menimbulkan
pencemaran dan atau kerusakan lingkungan oleh karena itu perlu dilakukan pengelolaan
dengan baik (KeMen LH 128, 2003).
Banyak senyawa-senyawa organik yang terbentuk di alam dapat didegradasi
oleh mikroorganisme bila kondisi lingkungan menunjamg proses degradasi tersebut.
Artinya, pencemaran lingkungan oleh polutan-polutan organik dapat dengan sendirinya
dipulihkan. Namun pada beberapa lokasi terdapat senyawa organik alami yang resistan
terhadap biodegradasi segingga senyawa tersebut akan terakumulasi di dalam perut bumi
(Atlas, R.M., 1981).
Berdasarkan permasalahan yang ditimbulkan akibat dampak pencemaran
minyak bumi ini, maka untuk mengatasi pencemaran tumpahan minyak ini, dilakukan
dengan pendekatan metode bioremediasi, yang mana memainkan peranan penting pada
pemulihan lingkungan dengan memanfaatkan mikroorganisme.
Perumusan Masalah
Telah banyak upaya yang dilakukan untuk menangani pencemaran tersebut, baik
secara fisik maupun kimia, namun hasilnya masih di atas standar baku mutu yang
dikeluarkan oleh Pemerintah. Oleh karena itu diupayakan penanganan secara hayati
dengan menggunakan activated sludge untuk menurunkan limbah minyak bumi tersebut.
Tujuan dan Manfaat Penelitian
Mengetahui efek activated sludge terhadap penurunan konsentrasi TPH
pada tanah yang tercemar minyak bumi dengan proses bioremediasi.
Luaran Yang Diharapkan
Luaran yang dapat diharapakan pada penelitian ini adalah dapat memberikan
alternatif teknologi pengolahan limbah yang memanfaatkan activated sludge sebagai
pereduksi bahan berbahaya yang terkandung dalam minyak bumi. Merupakan peran
nyata mahasiswa bagi lingkungan, masyarakat, akademis, instansi, dan industri.
Kegunaan Program
Kegunaan yang diharapkan pada penelitian ini, semoga memberikan memberikan
informasi dibidang pengelolaan lingkungan dengan penerapan teknik bioremediasi serta
rujukan seorang mahasiswa dalam mengembangkan penelitian yang serupa yang
berlandaskan proses bioremediasi.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 ACTIVATED SLUDGE (MIXED CULTURE)
Lumpur aktif (activated sludge) adalah proses pertumbuhan mikroba tersuspensi
yang pertama kali dilakukan di Ingris pada awal abad 19. Sejak itu proses ini diadopsi
seluruh dunia sebagai pengolah air limbah domestik sekunder secara biologi. Proses ini
pada dasarnya merupakan pengolahan aerobik yang mengoksidasi material organik
menjadi CO2 dan H2O, NH4. dan sel biomassa baru. Udara disalurkan melalui pompa
blower (diffused) atau melalui aerasi mekanik. Sel mikroba membentuk flok yang akan
mengendap di tangki penjernihan (Bitton, 1994).
Didalam mixed culture hasil proses metabolis dari satu spesies dapat didegradasi
oleh spesies lainnya didalam culture berturut-turut hingga mixed culture itu dapat
mendegradasi hidrokarbon. Spesies mikroba yang mendegradasi terdistribusi luas di alam
dan tidak terpaku pada satu jenis saja. Beberapa jenis dari bakteri yang dapat
mendegradasi hidrokarbon adalah: Pseudomonas, Brevundimonas, Sphingomonas,
Acinetobacter, Rhodococcus, Arthrobacter, Corynebacterium, Bacillus, Ochrobacterium,
Stenotrophomonas, Burkholderia, Xanthomonas dan Hyphomicrobium. Sedangkan untuk
jamur adalah Aspergillus, Penicillium, Beauveria, Acremonium, Cladosporium,
Fusarium, Trichordema, Amorphoteca, Neosartorya, Paecylomyces, Talaromyces dan
Graphium, serta lainnya lagi (Morais et al, 2009).
Menurut Anna dan Malte 1994, proses lumpur aktif dalam pengolahan air limbah
tergantung pada pembentukan flok lumpur aktif yang terbentuk oleh mikroorganisme
(terutama bakteri), partikel inorganik, dan polimer exoselular. Selama pengendapan flok,
material yang terdispersi, seperti sel bakteri dan flok kecil, menempel pada permukaan
flok. Pembentukan flok lumpur aktif dan penjernihan dengan pengendapan flok akibat
agregasi bakteri dan mekanisme adesi. Selanjutnya dinyatakan pula bahwa flokulasi dan
sedimentasi flok tergantung pada hypobisitas internal dan eksternal dari flok dan material
exopolimer dalam flok, dan tegangan permukaan larutan mempengaruhi hydropobisitas
lumpur granular dari reaktor lumpur anaerobik.
MLSS dan MLVSS, keduanya digunakan untuk mengukur konsentrasi
mikroorganisme didalam sistem lumpur aktif. MLSS terkandung padatan volatil dan inert
didalam campuran larutan. MLVSS lebih dikenal dengan bagian biologis yang aktif
dalam padatan didalam larutan campuran, seperti materi selular mikroba yang organik
dan menguap atau terbakar pada 5500C. Total Suspended Solid (TSS) dan Volatil
Suspended Solid (VSS) yang ditentukan melalui dengan metode standar 2540 D dan E
yang dilakukan berturut-turut. SVI dianalisis sebelum reaksi berakhir dengan mengukur
volume dalam mililiter yang berada dalam 1 gr suspensi setelah 30 menit waktu
pengendapan (Malakahmad et al , 2011).
mg total solids/L = 1000
,
dimana A adalah berat residu kering ditambah cawan (mg) dan B adalah berat cawan
(mg) (Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater).
2.2 MINYAK BUMI
Menurut Okoh 2006, minyak bumi didefinisikan sebagai campuran dari gas alami,
kondensat dan minyak mentah. Minyak mentah biasanya adalah campuran heterogen
yang terdiri dari hampir keseluruhannya adalah hidrokarbon yaitu dimana elemen
penyusunnya yaitu hidrogen dan karbon dengan rasio 2 atom hidrogen dengan 1 atom
karbon. Minyak mentah ini juga mengandung elemen seperti nitrogen, sulfur dan oksigen,
semua penyusun itu kurang dari 3% (v/v). Untuk ini juga ditemukan penyusun yang
sama, dengan perbandingan kurang dari .1% (v/v), mengandung posfor dan logam berat
seperti vanadium dan nikel. Minyak mentah dapat diklasifikasikan menurut residu
distilasi berturut-turut adalah adalah parafin, naftalen atau aromatis dan berdasarkan berat
molekul penyusunnya, yaitu ringan sedang atau berat.
Total Petroleum Hidrokarbon (TPH) adalah istilah yang digunakan untuk
menggambarkan beberapa ratus senyawa kimia yang awalnya berasal dari minyak
mentah. Dalam pengertian ini TPH merupakan benar-benar campuran bahan kimia. TPH
ini disebut hidrokarbon karena hampir semua penyusunnya adalah merupakan hidrogen
dan karbon. Kandungan bahan kimia yang terdapat didalam minyak mentah adalah
bervariasi, dan begitu pula kandungan minyak bumi yang awalnya juga merupakan
bagian dari minyak mentah. Sebagian besar produk yang mengandung TPH akan
terbakar. Beberapa cairan bening atau berwarna terang yang mudah menguap, dan lain-
lain yang tebal, cairan gelap atau semi-padat yang tidak menguap. Banyak dari produk ini
memiliki karakteristik dari bensin, minyak tanah, atau bau berminyak. Karena masyarakat
modern menggunakan begitu banyak produk berbasis minyak bumi (misalnya, bensin,
minyak tanah, bahan bakar minyak, minyak mineral, dan aspal), kontaminasi lingkungan
oleh TPH berpotensi semakin meluas. Kontaminasi yang disebabkan oleh produk minyak
bumi berisi berbagai hidrokarbon ini. Karena ada begitu banyak, biasanya tidak praktis
untuk mengukur masing-masing komponen. Namun, hal ini berguna untuk mengukur
jumlah total dari semua hidrokarbon ditemukan bersama-sama dalam suatu sampel
tertentu tanah, air, atau udara (Leahy et al, 1990).
2.3 BIOREMEDIASI
Menurut Ireri et al (2008), proses bioremediasi dapat diklasifikasikan menjadi tiga
bagian besar berdasarkan tempat dan penanganan tanah/pengkondisian yaitu in situ, ad
situ dan ex situ. Bagian kedua dan ketiga dari proses tersebut adalah paling berguna untuk
remediasi dalam bentuk sludge, tanah atau sedimen yang tercemar dengan konsentrasi
tinggi dari kontaminasi yang berat, misalnya senyawa aromatis hidrokarbon polinuklear,
diesel, bahan-bahan yang mudah meledak, pestisida dan polutan klorinasi organik,
lumpur minyak dari industri petrokimia, tingkatan tanah yang liat dan dengan
konduktivitas hidraulik yang rendah dan disertai dengan komponen organik yang tinggi,
dan tanah di bagian atau wilayah dimana kondisinya merugikan untuk proses biological,
sebagai contoh, temparatur rendah yang menyebabkan pengaruh negatif terhadap tingkat
biodegradasi serta situs yang terkontaminasi yang memerlukan remediasi waku singkat.
3 METODE PENDEKATAN
3.1 Variabel Penelitian
3.1.1 Kondisi Operasi
Suhu operasi yang digunakan pada penelitian ini antara 28oC 32oC dengan pH 6
9, rasio C : N : P (100 : 10 : 1), kecepatan agitasi 90 rpm, proses aerasi memenuhi DO
(dissolved oxygen) di atas 2 mg/l.
3.1.2 Variabel
Konsentrasi activated sludge (mix culture): (15%, 20%)(v/v)
3.2 Analisa hasil
3.2.1 Analisa MLSS
Analisa dilakukan pada sampel feed, starter serta sampel dari operasi yang
terakhir. Proses analisa diawali dengan memanaskan cawan ke dalam oven pada suhu
110oC sampai konstan kemudian mendinginkannya selama 15 menit dalam desikator,
menimbang cawan tersebut (B1), memasukkan sejumlah sampel ke dalam cawan,
memasukkan cawan + sampel ke dalam oven sampai suhu 105oC cawan + abu (B2)
selama 1 jam, kemudian mengeluarkan dan mendinginkannya selama 15 menit dalam
desikator, menimbang cawan + abu (B2), menghitung MLSS dengan persamaan:
MLSS (g/l) = 21 1000
.
3.2.2 Analisa MLVSS
Setelah analisa MLSS, memasukkan kembali cawan + abu ke dalam furnace
pada suhu 550oC selama 10 20 menit, memindahkannya ke dalam oven dengan suhu
105oC selama 30 menit sebelum mendinginkannya dalam desikator selama 15 menit,
kemudian menimbangnya (B3), menghitung MLVSS dengan persamaan:
MLVSS (g/l) = 23 1000
.
3.2.3 Analisa TPH (Total Petroleum Hidrokarbom)
Analisa TPH menggunakan metode gravimetri U.S EPA Method 1664 dengan
prosedur mengekstrak 10 gram tanah dengan 100 ml n-hexane, kemudian di shaker
selama 1 jam, menyaring hasil ekstrak tersebut dengan penyaring Buchner,
menambahkan 10 gram Na2SO4 anhidrat ke dalam ekstrak untuk menghilangkan
kandungan airnya dan selanjutnya dipisahkan dengan menggunakan corong pemisah,
lapisan atas yang merupakan campuran minyak dan n-hexane diuapkan/didestilasi untuk
memisahkan pelarut dari fasa organiknya pada suhu 85oC selama 45 menit, residu yang
tertinggal dipanasi pada suhu 100oC selama 10 menit, dan setelahnya didinginkan dalam
desikator, melakukan penimbangan sampai beratnya konstan, berat yang terukur
merupakan total hidrokarbon minyak bumi.
Berat minyak dihitung dengan persamaan :
(BM) = x y
Dimana:
BM = Berat Minyak (gr)
x = Berat porselin + berat minyak bumi (gr)
y = Berat Porselin (gr)
TPH dihitung dengan persamaan :
% TPH =
x 100%
Dimana: C = Berat tanah terkontaminasi mula-mula (gr)
Tanah tercemar minyak bumi
(Campuran air dan tanah dengan rasio 20:80)
Proses Bioremediasi
Analisa pH, DO, MLSS, MLVSS, TPH
Udara Starter nutrient + Suspensi activated
Pemisahan tanah dan air
(dengan vacuum filter)
Analisa hasil
(TPH, MLVSS, MLSS)
Gambar 1. Skema Prosedur Penelitian
Teknik Pengumpulan Data
Teknik Pengumpulan data yang digunakan dalam proses penulisan proposal ini
adalah melalui studi literatur(literatute research). Penulisan melakukaan telaah pustaka
yang berupa buku-buku teks, jurnal-jurnal ilmiah, artikel-artikel di internet, dan sumber-
sumber lain yang berkaitan dengan rumusan masalah yang akan dibahas.
Analisis Data
Metode analisis data yang digunakan pada penulisan proposal ini adalah metode
analisis deskriptif kualitatif, dimana analisis deskriptif kualitatif merupakan suatu metode
yang digunakan untuk mengumpulkan, mengolah, dan menyajikan data ke dalam bentuk
penyajian yang sesuai.
4 PELAKSANAAN PROGRAM
Waktu dan Tempat Pelaksanaan
Waktu dan tempat pelaksanaanpada bulan Desember 2012 - Mei 2013 dan bertempat di
laboratorium Operasi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat.
Tanah yang tercemar minyak bumi diambil dari PT. Pertamina UBEP Tanjung dan
Activated Sludge diambil dari PT. Bridgestone Kalimantan Plantation Bati-Bati.
Tahapan Pelaksanaan
1. Preparasi Pembuatan Slurry
Preparasi dilakukan dengan cara mencampur tanah terkontaminasi minyak bumi
dengan air (akuades) dengan perbandingan 2 : 8 kemudian diukur pH dan densitas slurry.
2. Persiapan Reaktor Bioslurry
Reaktor yang digunakan berjumlah dua buah yaitu reaktor A dan reaktor B.
Reaktor yang digunakan berupa drum silinder dengan volume 4 liter. Masing-masing
reaktor dilengkapi dengan motor pengaduk dan sistem aerasi (aerator dan sparger) untuk
proses bioremediasi dengan sistem bioslurry.
3. Proses Bioremediasi
Slurry yang berisi campuran tanah dan air dengan perbandingan 2:8
dimasukkan ke dalam reaktor bioslurry (A dan B). Kemudian dilakukan pengadukan
dengan kecepatan agitasi 90 rpm pada suhu ruang (28-320C) serta dilakukan
penambahan aerasi pada bioreaktor tersebut. Untuk bioreaktor A kedalamnya masing-
masing ditambahkan suspensi activated sludge dengan konsentrasi 15% (v/v), sedangkan
untuk bioreaktor B konsentrasi suspensi activated sludge yang ditambahkan sebesar 20%
(v/v). Secara periodik dilakukan pengukuran temperatur, pH, DO (Dissolved Oxygen),
MLSS, MLVSS dan TPH sesuai dengan ketentuan waktu pengukuran seperti tersebut
diatas. Setelah proses bioremediasi selesai maka dilakukan pemisahan antara tanah
dengan airnya untuk selanjutnya dilakukan analisa akhir dari hasil bioremediasi.
Instrumen Pelaksanaan
1. Alat
Alat-alat yang digunakan antara lain bioreaktor aerobik dilengkapi dengan motor
pengaduk dan sistem aerasi (aerator dan sparger), oven, neraca analitik, pH meter, DO
meter, cawan, penyaring buchner, aluminium foil, desikator, furnace, shaker, seperangkat
alat distilasi dan corong pemisah.
Rangkaian alat :
Gambar 2. Rangkaian Bioreaktor slurry
2. Bahan
Bahan-bahan yang digunakan antara lain tanah terkontaminasi minyak bumi,
activated sludge (mix culture), glukosa, KH2PO4, urea, n-Hexane dan akuades.
Rancangan dan Realisasi Biaya
Tabel 1. Bahan Habis Pakai
No. Item yang
Diperlukan
Satuan Harga per
item (Rp)
Jumlah Total Biaya
1. KH2PO4 Gram 400 300 gram 120.000
2. Urea Gram 1.300 300 gram 390.000
3. Glukosa Gram 800 300 gram 240.000
4. Na2SO4 Gram 300 50 gram 15.000
5. N- Hexane Liter 50.000 2 liter 100.000
6. Aquades Liter 500 20 liter 10.000
7. Kertas Saring Kotak 900.000 1 kotak 900.000
Total 1.765.000
Tabel 2. Peralatan
No. Komponen Harga
(Rp)
Lama
pemakaian Biaya (Rp)
1 Sewa laboratorium 150.000 35 hari 150.000
2 Sewa peralatan laboratorium 2.000.000 35 hari 2.000.000
3 Aerator 60.000 35 hari 60.000
4 Sparger 30.000 35 hari 30.000
Total 2.248.000
Tabel 3. Biaya Lain-Lain
No. Komponen Harga satuan (Rp) Jumlah Biaya (Rp)
1 Kertas HVS 40.000 3 120.000
2 Tinta Print 40.000 2 122.000
3 Dokumentasi 95.000 - 95.000
4 Penjilidan 15.000 10 150.000
Total 445.000
Tabel 4. Rekapitulasi
Komponen Biaya
Bahan Habis Pakai Rp 1.765.00
Peralatan Rp 2.248.000
Biaya Lain-Lain Rp 445.000
Total Rp 4.500.000
5 HASIL DAN PEMBAHASAN
Data Hasil Analisa Kadar Glukosa
Tabel 5. Pengamatan MLSS dan MLVSS variasi activated sludge 15%
No. Hari
ke-
Volume
sampel
(L)
Berat
cawan
(c1)
(g)
c1 +
sampel
dari oven
(g)
c1+sampel
dari
furnace
(g)
MLSS
(mg/L)
MLVSS
(mg/L)
1. 0 0.01 36.8 36.2 36.1242 990 2580
2. 3 0.01 30.7432 30.2753 30.1086 19900 1970
3. 6 0.01 31.7297 31.0693 31.0468 299000 2250
4. 9 0.01 31.814 31.148 31.1123 399000 3570
5 12 0.01 31.9034 31.2073 31.1708 499000 3650
6 15 0.01 31.7128 31.072 31.036 599000 3600
7 18 0.01 31.8039 31.1574 31.1207 699000 3670
8 21 0.01 31.4857 30.7949 30.7487 799000 4620
9 24 0.01 31.4715 30.6949 30.6394 899000 5550
10 27 0.01 31.6097 30.8169 30.7534 999000 6350
11 30 0.01 31.5956 30.7994 30.7562 1099000 4320
12 33 0.01 31.7512 31.0176 30.9736 1199000 4400
13 36 0.01 31.7815 30.9122 30.8671 1299000 4510
Tabel 6. Pengamatan MLSS dan MLVSS variasi activated sludge 20%
No. Hari Volume Berat c1 + c1+sampel MLSS MLVSS
ke- sampel
(L)
cawan
(c1)
(g)
sampel
dari oven
(g)
dari furnace
(g)
(mg/L) (mg/L)
1. 0 0.01 31.7 31 30.8928 990 5720
2. 3 0.01 36.0159 36.6282 36.599 19900 2920
3. 6 0.01 37.0757 36.389 36.355 299000 3400
4. 9 0.01 36.9572 36.2803 36.2425 399000 3780
5 12 0.01 36.9936 36.2991 36.2497 499000 4940
6 15 0.01 37.0361 36.3422 36.2935 599000 4870
7 18 0.01 36.9897 36.2924 36.2306 699000 6180
8 21 0.01 36.9973 36.2788 36.2151 799000 6370
9 24 0.01 37.0449 36.2981 36.2341 899000 6400
10 27 0.01 36.9838 36.1921 36.1253 999000 6680
11 30 0.01 36.9142 36.2574 36.2056 1099000 5180
12 33 0.01 36.9542 36.2399 36.1787 1199000 6120
13 36 0.01 36.9868 36.2545 36.1857 1299000 6880
Minggu
ke-0
Berat
tanah (g)
Berat labu
kosong (g)
Berat kering labu
kosong+minyak (g)
TPH
(%) TPH (g/g)
A 10 105.1604 105.2603 0.999 9990
B 10 104.0924 104.2541 1.617 16170
Minggu
ke-1
Berat
tanah (g)
Berat labu
kosong (g)
Berat kering labu
kosong+minyak (g)
TPH
(%) TPH (g/g)
A 10 105.1604 105.2434 0.83 8300
B 10 104.094 104.2364 1.424 14240
Minggu
ke-2
Berat
tanah (g)
Berat labu
kosong (g)
Berat kering labu
kosong+minyak (g)
TPH
(%) TPH (g/g)
A 10 105.162 105.2397 0.777 7770
B 10 104.0923 104.1552 0.629 6290
Minggu
ke-3
Berat
tanah (g)
Berat labu
kosong (g)
Berat kering labu
kosong+minyak (g)
TPH
(%) TPH (g/g)
A 10 105.1614 105.2297 0.683 6830
B 10 106.9078 106.9579 0.501 5010
Minggu
ke-4
Berat
tanah (g)
Berat labu
kosong (g)
berat kering labu
kosong+minyak (g)
TPH
(%) TPH (g/g)
A 10 105.1602 105.2017 0.415 4150
B 10 106.9046 106.9507 0.461 4610
Minggu
ke-5
Berat
tanah (g)
Berat labu
kosong (g)
Berat kering labu
kosong+minyak (g)
TPH
(%) TPH (g/g)
Pembahasan
1. Pengaruh Waktu Terhadap Konsentrasi Total Petroleum Hydrocarbon Pada
Variasi Konsentrasi Activated Sludge (Mixed Culture)
Total Petroleum Hydrocarbon merupakan suatu parameter pencemaran yang
sangat berbahaya pada ekosistim lingkungan disekitarnya. Lahan yang tercemar minyak
bumi juga berbahaya terhadap kualitas air tanah. Pada penelitian ini dilakukan
pengamatan terhadap konsentrasi Total Petroleum Hydrocarbon yang dilakukan proses
bioremediasi dengan variasi konsentrasi activated sludge 15% dan 20%, berikut adalah
grafik hubungan antara waktu dengan Total Petroleum Hydrocarbon:
Gambar 3. Hubungan Waktu dengan Total Petroleum Hydrocarbon
Dari gambar 3. Terlihat bahwa konsentrasi Total Petroleum Hydrocarbon di
dalam slurry berkurang seiring bertambahnya waktu. Pada penambahan konsentrasi
activated sludge 15% (v/v) terlihat bahwa konsentrasi Total Petroleum Hydrocarbon
mengalami penurunan pada minggu pertama sampai minggu ke dua (interval hari ke-0
sampai hari ke-14) cukup signifikan yaitu dari 9.990 g/g menjadi 4.150 g/g. Dan pada
minggu ke-6 konsentrasi Total Petroleum Hydrocarbon akhir olahan sebesar 2.870 g/g.
Konsentrasi Total Petroleum Hydrocarbon pada konsentrasi activated sludge 20%
mengalami penurunan lebih besar dibandingkan dengan konsentrasi activated sludge
100020003000400050006000700080009000
1000011000120001300014000150001600017000
0 7 14 21 28 35
TPH
(
g/g)
Waktu (hari)
15%
20%
ketentuan
A 10 105.1616 105.1945 0.329 3290
B 10 106.9085 106.9373 0.288 2880
Minggu
ke-6
Berat
tanah (g)
Berat labu
kosong (g)
Berat kering labu
kosong+minyak (g)
TPH
(%) TPH (g/g)
A 10 105.1626 105.1913 0.287 2870
B 10 106.901 106.9207 0.197 1970
15%, ini disebabkan mikroorganisme yang terkandung dalam activated sludge 20% lebih
banyak sehingga dapat lebih baik dalam mereduksi limbah minyak bumi pada lahan yang
tercemar. Terlihat penurunan secara signifikan pada hari ke-7 sebesar 14.247 g/g
menjadi 6.290 g/g dan pada hari ke-21 dari 4.610 g/g turun menjadi 2.880 g/g.
Proses ini menunjukan bahwa mikroorganisme yang terdapat dalam activated sludge
merombak struktur minyak bumi dengan cara memasukkan slurry yang mengandung
limbah minyak bumi ke dalam badan mikroorganisme itu sendiri. Limbah minyak bumi
tersebut akan dirombak oleh mikroorganisme dengan menggunakan proses metabolisme.
Didalam tubuh mikroorganisme terdapat enzim yang berperan sebagai perombak limbah
minyak bumi, kemudian minyak bumi di keluarkan lagi dari badan mikroorganisme
menjadi bentuk yang lebih tidak berbahaya. Dalam kondisi operasi yang dijaga, proses
perombakan Total Petroleum Hydrocarbon akan maksimal. Mikroorganisme yang hidup
didalam campuran akan dapat memaksimalkan kerja metabolisme dalam mendegradasi
limbah minyak bumi menjadi bentuk yang tidak berbahaya di alam sehingga tidak ada
pencemar lingkungan yang perlu ditangani dengan serius kembali.
Hasil degradasi Total Petroleum Hydrocarbon ini menunjukan bahwa proses
bioremediasi dengan memanfaatkan activated sludge sudah sesuai dengan persyaratan
baku mutu yang ditetapkan oleh pemerintah. Penurunan ini menunjukan bahwa
mikroorganisme yang terdapat di dalam activated sludge bekerja secara baik dalam
mereduksi tanah yang terkontaminasi minyak bumi.
2. Pengaruh Konsentrasi Total Petroleum Hydrocarbon Terhadap Waktu untuk
Konsentrasi MLVSS dan Activated Sludge 15% (v/v)
Gambar 4. Hubungan antara Waktu Terhadap Konsentrasi Total Petroleum Hydrocarbon
untuk Konsentrasi MLVSS dan Activated Sludge 15% (v/v)
0100020003000400050006000700080009000
10000
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36
TPH
(
g/g)
Waktu (hari)
MLV
SS(m
g/L)
MLV
SS(m
g/L)
Berdasarkan gambar 4. Terlihat bahwa konsentrasi Total Petroleum Hydrocarbon
menurun seiring dengan meningkatnya nilai MLVSS berarti meningkatnya jumlah
mikroorganisme di dalam activated sludge tersebut. Menurunnya konsentrasi Total
Petroleum Hydrocarbon ini disebabkan terdegradasinya komponen penyusun minyak
bumi tersebut menjadi bentuk yang lebih tidak berbahaya. Kemudian terlihat bahwa nilai
dari MLVSS mengalami fluktuasi. Pada hari ke-27 nilai MLVSS mengalami penurunan,
ini dikarenakan kondisi operasi yang terkadang berubah sehingga pertumbuhan
mikroorganisme di dalam activated sludge mengalami perubahan. Pertumbuhan
mikroorganisme tergantung pada kondisi dimana mikroorganisme tersebut hidup
(Herdiyantoro, 2005; Basharudin, 2008; Shukla, 2010; Ireri, 2008). Proses aerasi
dilakukan agar asupan oksigen untuk mikroorganisme terpenuhi sehingga proses
metabolisme menjadi lancar. Bakteri aerobik menggunakan oksigen untuk
metabolismenya. Enzim oksigenase dan monooksigenase diperlukan dalam mendegradasi
limbah minyak bumi. Dimana enzim monoksigenase mendegradasi rantai alkana menjadi
bentuk alkohol dan dioksidasi lanjut hingga terbentuk asam lemak. Terhambatnya
pertumbuhan mikroorganisme tersebut dikarenakan terganggunya asupan oksigen atau
nutrisi sehingga mikroorganisme memasuki fase lag yaitu fase dimana mikroorganisme
tidak berkembang biak karena mempertahankan kehidupannya. Jika kondisi operasi
kembali normal, mikroorganisme tersebut kembali melakukan proses metabolisme dan
berkembang biak dengan baik. Mikroorganisme menggunakan oksigen untuk
membantunya menggabungkan enzim-enzim yang ada di dalam mikroorganisme itu
sendiri untuk menghancurkan lapisan minyak.
Selain menjaga ketersediaan oksigen terlarut, temperatur operasi juga diperhatikan.
Umumnya proses bioremediasi berlangsung pada suhu kamar, yaitu sekitar 20-350C.
Dimana bakteri yang umumnya adalah golongan mesofilik bekerja optimal pada suhu
tersebut. Pada suhu yang rendah, viskositas minyak bumi meningkat dan volatilitas dari
alkana rantai pendek menurun sehingga menurunkan kemampuan mikroorganisme dalam
mendegradasi limbah minyak bumi walaupun ada pula bakteri yang bekerja pada kondisi
suhu rendah, namun akan lebih optimum pada suhu kamar. Begitupula jika suhu terlalu
tinggi, kemungkinan bakteri akan bermutasi atau bakteri mesofilik mati akan lebih besar
walaupun ada beberapa bakteri yang tahan hidup pada suhu tinggi. Pada suhu kamar,
bakteri mesofilik dapat berkembang biak dengan baik yang diindikasikan dengan
meningkatnya nilai MLVSS. Ketersediaan nutrisi juga berpengaruh terhadap konsentrasi
mikroorganisme, jika nutrisi yang tersedia mencukupi, mikrroganisme akan dapat
berkembang biak dengan baik sehingga akan lebih optimal dalam mendegradasi limbah
minyak bumi.
pH yang sesuai pada kondisi bioremediasi dengan suhu kamar adalah sekitar 6-9.
Jika range pH masih berada dicakupan nilai tersebut maka proses bioremediasi masih
dapat berjalan optimum. Pada hasil pengamatan nilai pH yang didapat sekitar 5-9 yang
mengindikasikan bahwa kondisi operasi masih cocok untuk lingkungan hidup bateri
mesofilik. Perubahan pH dimana semakin tinggi nilai MLVSS maka pH akan mengalami
penurunan. Bertambahnya nilai MLVSS yang berarti konsentrasi mikroorganisme
didalam activated sludge yang semakin meningkat menyebabkan proses degradasi Total
Petroleum Hydrocarbon akan semakin optimal karena banyaknya konsentrasi
mikroorganisme yang melakukan aktivitas metabolisme dalam merombak limbah minyak
bumi menjadi bentuk yang tidak berbahaya seperti asam lemak dan kemudian menjadi
asam asetat dan asam propionat. Terbentuknya asam asetat dan asam propionat hasil
degradasi alkana yang menyebabkan nilai pH medium menurun (Rosenberg, E.,
Legmann,R., Kushmaro, A., Taube, R., dan Ron, E.Z. 1992, Nugroho, 2006 didalam
Aliyanta, dkk, 2011).
3. Pengaruh Waktu Terhadap Konsentrasi Total Petroleum Hydrocarbon dan
MLVSS untuk Konsentrasi Activated Sludge 20% (v/v)
Gambar 4.3 Hubungan Waktu Terhadap Konsentrasi Total Petroleum Hydrocarbon untuk
Konsentrasi MLVSS dan Activated Sludge 20% (v/v)
Dari gambar 4.3 Terlihat bahwa konsentrasi Total Petroleum Hydrocarbon pada
konsentrasi activated sludge 20% juga menurun seiring dengan meningkatnya nilai
MLVSS seperti pada konsentrasi activated sludge 15%. Sama halnya seperti sebelumnya,
menurunnya kadar Total Petroleum Hydrocarbon ini juga dikarenakan terdegradasinya
komponen penyusun minyak bumi tersebut menjadi bentuk yang lebih tidak berbahaya.
100020003000400050006000700080009000
1000011000120001300014000150001600017000
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36
TPH
(
g/g)
Waktu (hari)
MLV
SS(m
g/L)
Dimana semakin banyak mikroorganisme yang terkandung didalam suatu campuran,
maka kemampuan dalam mendegradasi polutan minyak bumi juga akan semakin
maksimal. Konsentrasi Total Petroleum Hydrocarbon yang menurun drastis pada minggu
pertama menunjukkan keberhasilan activated sludge dalam mereduksi kandungan limbah
minyak bumi tersebut. Konsentrasi activated sludge sebesar 20% memberikan efek yang
lebih optimal dalam mendegradasi Total Petroleum Hydrocarbon. Lebih banyaknya
konsentrasi activated sludge didalam campuran menyebabkan Total Petroleum
Hydrocarbon yang terkandung didalam campuran juga lebih cepat terdegradasi sebab
mikroorganisme tersebut memaksimalkan kerja metabolismenya dalam mengolah limbah
minyak bumi tersebut.
Pada hari ke-27 nilai MLVSS mengalami penurunan, ini dikarenakan kondisi
operasi yang terkadang berubah sehingga pertumbuhan mikroorganisme di dalam
activated sludge mengalami fluktuasi. Pertumbuhan mikroorganisme sangat dipengaruhi
oleh keadaan lingkungan atau kondisi lingkungan dimana mikroorganisme tersebut hidup
(Herdiyantoro, 2005; Basharudin, 2008; Shukla, 2010; Ireri, 2008). Penurunan nilai
MLVSS disebabkan terganggunya asupan oksigen atau nutrisi sehingga pertumbuhan
mikroorganisme tersebut terhambat dan memasuki fase lag yaitu fase dimana
mikroorganisme tidak berkembang biak karena mempertahankan kehidupannya.
Mikroorganisme ini menggunakan oksigen untuk membantunya menggabungkan enzim-
enzim yang ada didalam mikroorganisme itu sendiri untuk menghancurkan lapisan
minyak. Pertumbuhan mikrorganisme yang semakin meningkat yang tidak dibarengi
dengan kontrol kondisi yang maksimal menyebabkan nilai MLVSS yang fluktuatif.
Mikroorganisme yang umumnya bakteri aerobik akan mempertahankan kehidupannya
dengan menggunakan oksigen terlarut yang tersedia. Semakin banyak mikroorganisme
yang terdapat didalam campuran, maka kebutuhan oksigen terlarut juga semakin
meningkat, yang jika tidak dipenuhi, maka mikroorganisme akan berusaha untuk
mempertahakan hidupnya saja tanpa berkembang bia. Kemungkinan sebagian bakteri
mengalami fase kematian juga tinggi sehingga nilai MLVSS menurun.
Selain asupan oksigen terlarut, asupan nutrisi juga berpengaruh terhadap
kelangsungan hidup mikroorganisme. Asupan nutrisi yang mengandung komponen yang
dibutuhkan oleh mikroorganisme dengan jumlah terbatas akan membatasi pula terhadap
perkembangbiakan mikroorganisme tersebut. Dimana senyawa-senyawa seperti karbon,
nitrogen dan posfor berfungsi terhadap perkembangbiakan mikroorganisme. Jika
jumlahnya terbatas maka kemampuan mikroorganisme dalam memperbanyak diri juga
menurun, sehingga diindikasikan dengan menurunnya nilai MLVSS. Semua kondisi
operasi berhubungan yang intinya jika tidak terkondisikan dengan baik sesuai dengan
kebutuhan mikroorganisme untuk berkembang biak dan bertahan hidup, maka konsentrasi
mikroorganisme didalam campuran dapat menurun. Jika kondisi operasi kembali normal,
mikroorganisme tersebut kembali melakukan metabolisme dan berkembang biak dengan
baik. Suhu dan pH juga merupakan kondisi operasi yang harus dijaga untuk proses
bioremediasi yang optimal.
Sama halnya dengan konsentrasi activated sludge 15%, bertambahnya nilai
MLVSS yang berarti konsentrasi mikroorganisme didalam activated sludge yang
semakin meningkat menyebabkan proses degradasi Total Petroleum Hydrocarbon akan
semakin optimal karena banyaknya konsentrasi mikroorganisme yang melakukan
aktivitas metabolisme dalam merombak limbah minyak bumi menjadi bentuk yang tidak
berbahaya seperti asam lemak dan kemudian menjadi asam asetat dan asam propionat.
Terbentuknya asam asetat dan asam propionat hasil degradasi alkana yang menyebabkan
nilai pH medium menurun (Rosenberg, E., Legmann,R., Kushmaro, A., Taube, R., dan
Ron, E.Z. 1992, Nugroho, 2006 didalam Aliyanta, dkk, 2011).
Terlihat bahwa penurunan konsentrasi Total Petroleum Hydrocarbon pada
konsentrasi activated sludge 20% lebih signifikan dibandingkan dengan konsentrasi
activated sludge 15%. Hal ini menunjukkan bahwa proses bioremediasi lebih optimum
dengan konsentrasi activated sludge 20% dimana nilai konsentrasi Total Petroleum
Hydrocarbon menurun lebih signifikan dengan lebih banyak konsentrasi mikroorganisme
yang ada didalam campuran untuk mengurai limbah minyak bumi menggunakan proses
metabolismenya.
6 KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Efek lumpur aktif dalam penurunan konsentrasi Total Petroleum Hydrocarbon
pada tanah yang tercemar minyak bumi dengan metode bioremediasi menunjukkan
penurunan yang signifikan, lumpur aktif mampu mereduksi limbah minyak bumi dengan
baik. Hasil konsentrasi Total Petroleum Hydrocarbon untuk variasi lumpur aktif 15%
dari 9.990 g/g turun hingga 2.870 g/g dan variasi lumpur aktif 20% dari 16.170 g/g
turun hingga 1.970 g/g.
Saran
Sebaiknya dilakukan penelitian lebih lanjut dengan variabel yang berbeda untuk
mengetahui perubahan yang lebih signifikan
7 DAFTAR PUSTAKA
Aliyanta, Barokah; Sumardin, La Ode; Mujab, Ahmad Saepul. 2011. Penggunaan
Biokompos dalam Bioremediasi Lahan Tercemar Limbah Minyak
Bumi. Pusat Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi Badan Tenaga
Nuklir Nasional: Jakarta Selatan.
Alloway, B. J and Ayres, D. C. 1993. Chemical Principles of Environmental
Pollution. University of London: UK.
Anna, Zitta and Malte, Hermansson. 1994. Effects of Ionic Strength on Bacterial
Adhesion and Stability of Flocs in a Wastewater Activated Sludge
System. America Society for biology: United State of America.
Astri, Nugroho. 2006. Biodegradasi Sludge Minyak Bumi dalam Skala
Mikrokosmos. Universitas Trisakti: Jakarta.
Atlas. M, Ronald. 1981. Bioremediation Of Pertroleum Pollutants. Department of
Biology, University of Louisville: USA .
Bitton, G. 1994. Wastewater Microbiology. Wiley-Liss Pub: New York.
Budianto, Hery. 2009. Perbaikan Lahan Terkontaminasi Minyak Bumi Secara
Bioremediasi. http://www.iec.co.id/artikel/perbaikan-lahanterkontaminasi
minyak-bumi-secara bioremediasi.
Herdiyantoro, Diyan. 2005. Biodegradasi Hidrokarbon Minyak Bumi oleh
Bacillus sp. Galur ICBB 7859 dan ICBB 7865 dari Ekosistem Air Hitam
Kalimantan Tengan dengan Penambahan Surfaktan. Institut Pertanian
Bogor: Bogor.
Ireri, V Robles-Gonzlez, Fabio Fava and Hctor M Poggi-Varaldo. 2008. A
Review On Slurry Bioreactor For Bioremediation Of Soil And Sediments.
Enviromental Biotechnology R&D group: Italy.
Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup No.123. 2003.
Leahy, Joseph G and Colwell, Rita R. 1990. Microbial Degradation Of
Hydrocarbons In The Enviroment. Univesity of Maryland: Maryland.
Morais , Eduardo Beraldo de and Maria, Samia Tauk-Tornisielo. 2009.
Biodegradation Of Oil Refinery Residues Using Mixed Culture Of
Microorganisms Isolated From Landfarming. Estadual Paulista
University: Brasil.
Malakahmad, Amirhossein., Eisakhani, Amirhesam Hasani., Mahdieh, Isa,.
Mohamed Hasnain. 2011. Sequencing Batch Reactor (SBR) For
Removal Of Hg2+
And Cd 2+
From Synthetic Petrochemical Factory
Wastewater. Islamic Azad University: Iran.
Nano, G; Borroni, A; Rota, R. 2003. Combined Slurry and Solid-Phase
Bioremediation of Diesel Contaminated Soils. Politecnico Di Milano:
Italy.
Okoh, Anthony. 2006. Biodegradation Alternative In The Cleanup Of Petroleum
Hydrocarbon Pollutant. University of Port Hare : South Africa.
Peng, Jian and Xue, Gaogao. 2006. Mathematical Modeling of Hollow-fiber
Membrane System in Biological Wastewater Treatment. University of
Saskatchewan: Kanada.
Risk Reduction Engineering Laboratory. Pilot-Scale Demontration of a Slurry
Phase Biological Reactor for Creosote-Contaminated Soil. U.S
Enviromental Protection Agency: Ohio
Shukla, Khesav Prrasad., Singh, Nand Kumar., dan Sharma, Shives. 2010.
Bioremediation: Developments, Current Practices and Perspectives.
Motilal Nehru National Institute of Technology: India.
Wijhar Utami, Ayu Azhar. 2010. Pengelolaan Kualitas Lingkungan Bioremediasi
Minyak Bumi. Universitas Lambung Mangkurat: Banjarbaru.
8 LAMPIRAN
Pengambilan Sampel
Proses bioremediasi yang dilakukan
Hasil setelah dioven
Hasil setelah difurnace untuk mengetahui MLSS dan MLVSS
Hasil pengamatan konsentrasi TPH