Bioteknologi Penanggulangan Pencemaran

Baca juga :
Bioteknologi Bahan Bakar Alternatif
Bioteknologi Pengolahan Limbah
A. Bioremediasi

            Bioremediasi adalah proses pembersihan pencemar yang ada di lingkungan dengan menggunakan peranan mikroorganisme (jamur dan bakteri). Bioremediasi bertujuan untuk memecah atau mendegradasi bahan pencemar agar menjadi senyawa yang tidak beracun atau kurang beracun, sehingga kondisi lingkungan dapat kembali seperti semula.

Terdapat dua jenis klasifikasi teknologi bioremediasi, yaitu:

a. Bioremediasi in-situ

            Adalah proses pembersihan bahan pencemar tanpa melalui pemindahan bahan ke lokasi lain. Tahapan in-situ terdiri atas pembersihan lokasi, penambahan mikrobia pendegradasi melalui proses injeksi (penyuntikan), serta proses bioremediasi oleh mikrobia. Dalam hal ini, mikrobia akan mengeluarkan sekret yang kemudian berikatan dengan senyawa racun tersebut.

            Bioremediasi in-situ memiliki keuntungan lebih mudah dan murah, terutama bagi daerah-daerahyang tidak terjangkau oleh alat-alat berat untuk menggali lokasi yang tercemar. Akan tetapi, terdapat pula kelemahan teknologi ini. Proses remediasi sangat tergantung pada kemampuan hidup mikroorganisme. Dengan demikian, degradasi dan pembersihan bahan pencemar dapat berlangsung lebih lama. Dalam bioremediasi in-situ, penambahan nutrisi dan oksigen harus terus dilakukan agar mikroorganisme tetap dapat hidup.

b.Bioremediasi ex situ

Adalah proses pembersihan dengan menggali kemudian memindahkan bahan penceemar menuju lokasi pengolahan limbah. Di tempat pengolahan limbah, bahan dibersihkan dari zat pencemar dengan cara disimpan pada bak (tangki) kedap udara, lalu dipompakan zat pembersih kedalamnya. Zat pencemar ini selanjutnya akan terpompa keluar dan mengalami pengolahan lebih lanjut pada instalasi pengolahan limbah.

Pembersihan ex situ ini jauh lebih mahal dan rumit. Sebagai contoh, apabila ada tumpahan minyak di permukaan tanah yang dibawahnya terdapat sumber air, maka harus dilakukan penggalian dan pemindahan tanah ke lokasi lain. Kemudian tanah tersebut harus dibakar agar bahan pencemarnya hilang lalu air tanah dipompa dan dihilangkan minyaknya.

Sebelum melakukan remediasi, terdapat hal-hal yang perlu diketahui pada lokasi tercemar :

1.                  Jenis pencemar (organik atau anorganik, terdegradasi atau tidak, berbahaya atau tidak)

2.                  Kadar zat pencemar

3.                  Jenis tanah

4.                  Kondisi tanah (basah atau kering)

5.                  Lama pengendapan zat pencemar di lokasi

6.                  Kondisi pencemaran (berat atau ringan)

Terdapat beberapa contoh dalam teknologi bioremediasi, yaitu :

1.Bioaugmentasi : adalah penambahan mikroorganisme alami atau hasil rekayasa genetika untuk meningkatkan kemampuan bioremediasi.

2. Bioreaktor : adalah penambahan mikroorganisme dan enzim untuk mengolah bahan pencemar. Teknik ini biasanya digunakan untuk senyawa beracun yang terdapat pada limbah padat dan tanah.

3. Biostimulasi : adalah penambahan nutrisi atau substrat untuk menstimulasi organisme alami yang tidak dapat melakukan bioremediasi.

4.Bioventing : adalah teknik biostimulasi dengan cara pelepasan oksigen. Bioventing umumnya digunakan untuk tanah yang tercemar minyak, namun tidak sesuai untuk meremidiasi gas halogen yang merupakan pencemar ozon.

5.Biofilter : adalah pembersihan gas-gas organik dengan cara melewatkan udara melalui kompos atau tanah yang mengandung mikrobia pendegradasi gas.

6. Pengomposan : adalah pencampuran kompos yang mengandung mikroorganisme dengan bahan pencemar. Campuran ini diperlakukan pada kondisi tanpa oksigen pada suhu hangat supaya dapat terurai. Hasil pengomposan kemudian diolah lebih lanjut dengan bioaugmentasi.

7.  Landfarming : pengolahan untuk meningkatkan pertumbuhan mikroorganisme bioremidiasi.

Tidak semua pencemar dapat diolah langsung melalui bioremediasi. Beberapa pencemar seperti logam berat cadmium (Cd) atau timbal (Pd) tidak langsung dapat diserap oleh mikroorganisme. Untuk itu perlu digunakan pula tanaman untuk menghilangkan atau mengubah pencemar (fitoremediasi).

B. Fitoremediasi

            Fitoremediasi adalah teknologi pembersihan pencemar dengan menggunakan peranan tumbuhan.

            Tanaman memiliki kemampuan sangat baik dalam penyerapan air, mineral, dan logam dari lingkungan. Setelah menyerapnya, tanaman akan menyimpan mineral dan logam ke dalam jaringan. Beberapa tanaman memiliki kemampuan untuk mengekstrak senyawa logam berbahaya seperti arsen, timbal, dan uranium yang mencemari tanah dan air. Sebagai contoh adalah bunga matahari yang digunakan untuk membersihkan uranium pada kasus meledaknya reaktor nuklir Chernobyl, Rusia.

            Penyerapan logam berat pada tanaman ini tidak akan berbahaya kecuali tanaman tersebut dimakan oleh manusia. Untuk menghilangkan logam berat, maka tanaman harus bersimbiosis dengan bakteri sehingga bakteri akan menghasilkan sekret yang dapat menghasilkan logam.

Fitoremidiasi pada dasarnya terdiri atas beberapa tahap proses :

a. Fitoekstrasi yaitu pengambilan senyawa beracun dari lingkungan diikuti dengan penyimpangan pada organ dan jaringan tanaman (fitoakumulasi).

b.  Fitostabilisasi yaitu proses reduksi atau pemindahan senyawa dari lingkungan.

c. Fitostimulasi yaitu mempercepat kemampuan degradasi senyawa beracun dengan cara menambahkan mikrobia (bakteri) yang aktif, pada umumnya pada akar tanaman.

d. Fitotransformasi yaitu pengambilan senyawa beracun dari lingkungan namun diikuti secara bersamaan dengan proses degradasi pada tanaman (fitodegradasi).

e. Fitovolatilisasi adalah pembersihan tanah tanah dan air dari bahan tercemar dengan cara menguapkan senyawa yang telah didegradasi ke udara.

C.Biofilm

Adalah kelompok  mikroorganisme yang membentuk pelekatan pada suatu permukaan benda padat sehingga mikroorganisme berada dalam keadaan diam, tidak mudah lepas atau berpindah tempat. Pembentukan kelompok dan pelekatan tersebut merupakan respon simbiosis akan kurangnya nutrisi, atau untuk perlindungan mikroorganisme dari lingkungan yang kurang mendukung bagi pertumbuhannya. Biofilm dapat terdiri dari berbagai jenis mikroorganisme seperti bakteri, protozoa, fungi, atau alga.

Biofilm umumnya ditemukan pada permukaan yang padat pada lingkungan berair, misalnya batu dan kerikil yang ada di sungai. Dalam lingkungan alami perairan, biofilm digunakan untuk mengatasi pencemaran air. Mikroorganisme biofilm dapat memurnikan air yang tercemar dengan cara membentuk simbiosis. Bakteri akan menguraikan dan membersihkan senyawa organik, sedangkan protozoa akan memisahkan senyawa berbentuk padatan.

Saat ini penggunaan biofilm untuk menguraikan polutan pada industri sebelum dibuang ke perairan sudah dilakukan beberapa Negara maju seperti AS. Mereka mengembangkan sistem saringan berpori (trickling filter system) dengan menyediakan area seperti pasir atau bebatuan untuk medium pembentukan biofilm yang akan menyaring air tercemar.