BIODEGRADASI SENYAWA ORGANIK

BIODEGRADASI

Biodegradasi adalah Proses pemecahan atau perombakan yang dilakukan oleh Mikroorganisme. Dimana perombakan/pemecahan yang dilakukan adalah untuk dapat dimanfaatkan, terutama dalam bentuk energi. Mikroorganisme pemecah ini tergantung pada substrat yang dipecahnya. Diantara substratnya adalah: Protein, Lemak dan Karbohidrat.

BIODEGRADASI MINYAK BUMI

Tumpahan minyak  bumi  di atas  permukaan impermeabel  atau bebatuan akan  mengalami  degradasi secara  fotooksidasi.  Senyawa  logam  organik bertindak  sebagai  katalisator  sedangkan  senyawa mengandung  sulfur menghambat  proses  tersebut.  Proses  fotooksidasi  berjalan  efektif  oleh  cahaya ultraviolet  pada panjang  gelombang  <  400  nm  (Clark  &  MacLeod 1977).  Atlas dan Bartha (1981) menyebutkan tumpahan minyak yang terpapar sinar matahari selama  8  jam  terdegradasi  0.2  ton per  km2. 
Menurut  Floodgate  (1984)  produk yang dihasilkan  melalui  fotooksidasi lebih  mudah  larut  dan peka  terhadap serangan  mikroorganisme  tetapi  jika  terjadi  reaksi  polimerasi  akan  terbentuk  senyawa rekalsitran yang lebih tahan.

Mikroorganisme Pendegradasi Hidrokarbon Minyak Bumi

Keberhasilan biodegradasi  hidrokarbon minyak  bumi tergantung  kepada aktivitas  mikroorganisme dan kondisi lingkungannya.  Menurut  Kadarwati  et  al.(1994)  mikroorganisme  yang banyak  hidup dan berperan di lingkungan  hidrokarbon  minyak  bumi  sebagian besar  adalah bakteri.  Bakteri  yang  sesuai  harus  mempunyai  kemampuan  fisiologi dan  metabolik  untuk  mendegradasi  bahan pencemar  (Udiharto  et  al. 2000).  Menurut  Miller (1995)  bakteri  mampu  beradaptasi  pada  lingkungan hidrokarbon  melalui  beberapa  cara,  yaitu:

(i)       pembentukan bagian hidrofobik pada dinding sel sehingga meningkatkan afinitas  sel  terhadap hidrokarbon,

(ii)               dihasilkannya  surfaktan  ektraselular  yang  dapat  meningkatkan  kelarutan  hidrokarbon dan

(iii)             modifikasi  intraselular  membran sitoplasmik yang dapat mengurangi toksisitas hidrokarbon terhadap bakteri.

Dalam beberapa hal, lingkungan yang akan dilakukan bioremediasi sudah terdapat bakteri indigenous tetapi untuk mendapatkan hasil yang lebih baik perlu  ditambahkan bakteri eksogenous  yang lebih sesuai  (Noegroho 1999).

Mekanisme Biodegradasi Hidrokarbon Minyak Bumi

Bakteri menggunakan hidrokarbon minyak  bumi  sebagai  sumber  karbon dan energi  (Atlas  1981;  Udiharto  1996a).  Proses  biodegradasi  hidrokarbon minyak bumi akan menghasilkan CO2, H2O dan biomassa sel (Bossert & Bartha 1984).

Menurut  Udiharto  et  al.  (1995)  selama  aktivitas  berlangsung bakteri mengeluarkan metabolit-metabolit  ke dalam media berupa asam,  surfaktan dan gas  yang dapat  mempengaruhi lingkungannya diantaranya asam  menurunkan pH dan surfaktan menurunkan tegangan antar muka media. Penurunan tegangan antar  muka  media  menyebabkan  minyak  terdispersi  dan  memperbesar  kontak permukaan  antara bakteri  dan  minyak  sehingga akan  terjadi  peningkatan biodegradasi  hidrokarbon  minyak  bumi.  Selain  itu,  biomassa  yang dihasilkan merupakan  akumulasi  massa  sel  yang  sebagian  besar  tersusun oleh protein. Protein dapat  meningkatkan  kesuburan  tanah  tercemar  karena  merupakan sumber pupuk nitrogen bagi lahan yang mendapatkannya.Sebelum  biodegradasi  berlangsung,  hidrokarbon  minyak  bumi  akan masuk  ke dalam  sitoplasma bakteri.  Ada dua  teori  mekanisme  masuknya hidrokarbon  ke dalam  sitoplasma.  Pertama,  hidrokarbon  menjadi  mudah  larut dan  yang  kedua terjadi adhesi  antara butiran  hidrokarbon  dengan  cairan dalam sel (Higgins & Gillbert 1977). Proses  selanjutnya,  bakteri  memproduksi  enzim  yang dapat mendegradasi hidrokarbon minyak bumi. Enzim mendegradasi senyawa tersebut dengan  cara  mengeksploitasi  kebutuhan bakteri  akan  energi  (Wisjnuprapto 1996).  Menurut  Kadarwati  et  al. (1994)  dalam  pertumbuhannya bakteri  akan mengeluarkan enzim  yang akan bergabung  dengan  substansi  membentuk senyawa  kompleks  enzim-substansi,  kemudian  terurai  menjadi  produk  lain. Enzim tidak  habis  dalam  reaksi tersebut tetapi dilepaskan  kembali  untuk  reaksi selanjutnya dengan substansi lainnya.  Proses  ini terjadi  berulang-ulang  sampai semua substansi yang tersedia terpakai Tingkat  kemudahan  hidrokarbon  minyak  bumi  didegradasi  oleh bakteri tergantung  kepada  struktur  dan bobot  molekulnya  (Atlas  1989).  Secara umum kemampuan biodegradasi naik dengan kenaikan panjang rantai (Kadarwati et al. 1996). Selama proses biodegradasi terjadi perombakan fraksi parafinik, naftenik dan aromatik.  Parafinik  merupakan  fraksi  yang paling  mudah didegradasi sedangkan naftenik dan aromatik lebih sulit (Leahly & Colwell 1990). Menurut Udiharto (1996a) kemampuan bakteri mendegradasi hidrokarbon minyak  bumi berbeda-beda.  Panjang  rantai  optimum  untuk  didegradasi  antara 10-20  rantai  karbon.  Hidrokarbon dengan  panjang  rantai  kurang dari  9  sulit didegradasi  karena  senyawa  ini  bersifat toksik  tetapi  beberapa  bakteri  tertentu (methanotrop) dapat mendegradasinya.

Beberapa hasil percobaan menunjukkan bahwa: 

(i)                 hidrokarbon  alifatik  umumnya mudah didegradasi  daripada aromatik,

(ii)      hidrokarbon alifatik rantai lurus umumnya lebih mudah terdegradasi daripada rantai  cabang.  Introduksi  cabang  ke  molekul  hidrokarbon  menghambat  proses biodegradasi, 

(iii)          hidrokarbon  jenuh  lebih  mudah  terdegradasi  daripada  yang tidak  jenuh.  Adanya  ikatan dobel  atau  tripel  antar  karbon menghambat  proses biodegradasi dan

(iv)             hidrokarbon alifatik rantai panjang lebih mudah didegradasi daripada rantai pendek.

Faktor Lingkungan yang Mempengaruhi Biodegradasi Hidrokarbon Minyak Bumi yaitu : Kadar Air , Suhu, Oksigen, pH Tanah, Ketersediaan Nutrisi.

permasalahan :

1. Mengapa hidrokarbon  alifatik  umumnya lebih mudah didegradasi  daripada aromatik, dan jelaskan juga mengapa hidrokarbon alifatik yang memiliki rantai panjang lebih mudah didegradasi daripada rantai pendek.
2. Pada artikel diatas dikatakan bahwa Faktor Lingkungan yang Mempengaruhi Biodegradasi Hidrokarbon Minyak Bumi yaitu : Kadar Air , Suhu, Oksigen, pH Tanah, Ketersediaan Nutrisi. Jelaskan masing-masing pengaruh faktor tersebut pada proses biodegradasi.