BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Mikroba terdapat di mana-mana di sekitar kita ada yang menghuni tanah, air, dan atmosfer planet kita. Mikroorganisme di alam jarang terdapat sebagai biakan murni. Berbagai spesimen tanah atau air dapat mengandung bermacammacam macam spesies spesies cendaw cendawan an protoz protozoa, oa, alga, alga, bakteri bakteri dan virus. virus. Berbag Berbagai ai macam macam mikroba dalam suatu ekosistem berasosiasi dan berinteraksi. Dipandang dari segi ekosistem ekosistem mikroba mikroba alamiah, alamiah, biakan biakan murni merupakan merupakan suatu keadaan keadaan artifisial artifisial tidak asli!. Mikrob Mikrobaa tanah tanah dapat dapat mengun menguntun tungka gkan n bila bila kehadi kehadirany ranyaa berpera berperan n dalam dalam siklus mineral, fiksasi nitrogen, perombakan residu petisida, proses humifikasi, proses menyuburkan tanah, perombakan limbah berbahaya, biodegradasi, bioremidasi,
mineralisasi,
dekomposisi,
dan
Biohidrometalurgi.
Mikroba,
khusunya bakteri dan fungi berperan pula dlam siklus mineral atau daur mineral seperti ",#,$ dan %e. &ehadiran mikroba tersebut di dalam tanah, khuusnya tanah pertanian dan pertambangan mempunyai nilai ekonomi baik dalam menyuburkan tana tanah, h, peny penyed edian ian mine mineral ral yang yang dibu dibutu tuhk hkan an oleh oleh tanam tanaman an maup maupun un dalam dalam pengelolaan endapan mineral dan proses pencucian pemurniaan mineral. mineral. $roses $roses deterio deteriosasi sasi pengu penguraia raian! n! dan korosi korosi pengk pengkarat aratan! an! bendabenda-ben benda da logam, ternyata juga karena aktivitas mikroba tanah. Berbagai jenis benda dari kertas,tekstil, karet, plastik,alspal, logam, dan bahan-bahan lainya ternyata tidak dapat terbebas dari mikroba untuk diuraikan dan dihancurkan. Di 'ndonesia, sampai saat ini pemanfaatan mikroorganisme untuk bidang pertamabangan logam masih belum optimal atau bisa dikatakan belum dimulai, atau sekadar wacana. wacana. "ementara "ementara potensi potensi atau kemampuan mikrooganism mikrooganismee dalam memabantu menambang logam di alam sudah terbukti nyata. 'ndonesia sebagai negara tropis yang kaya akan cadangan berbagai mineral tamabang tamabang dalam jumlah banyak banyak dan berlimpah dengan berbagai berbagai mikrrogani mikrroganisme, sme,
1
mempun mempunya yaii peluan peluang g yang yang cerah cerah untuk untuk melaksa melaksanak nakan an Biolea Bioleachi ching. ng. Dari Dari sisi sisi mikroorganismenya, kondisi iklim yang tropis mendukung keberadaan kelompok bakteri $elepasan logam yang hidup baik pada kondisi mesofilik, yang menghendaki suhu yang hanga(hiobacillus Berdas Berdasark arkan an latar latar belaka belakang ng tersebu tersebut, t, maka maka dibuatl dibuatlah ah makalah makalah ini untuk untuk mengetahui peran mikroba tertentu dalam berbagai industri pertambangan.
1.2 Rumusan masalah Peran Mikroorganisme paa !iang pertam!angan "enis Pemisahan logam ari !i#ih an lim!ah logam mengunakan mikro!a 1.$ %u#uan
BAB II
2
PEMBAHA&AN
2.1 Peran Mikroorganisme paa !iang pertam!angan
Di dalam bidang pertambangan,
mikroba berperan dalam usaha
mendapatkan mineral dari bijih. &emungkinan besar peranannya adalah dalam proses ekstraksi logam dan dari biji logam, dengan alasan-alasan ) *. Deposit-deposit mineral yang lain kaya sudah banyak yang berkutrnag. Bijih bermutu lebih rendah kini banyak diolah dan mengembangkan taknik-teknik yang dapt mengekstraksi logam dengan lebih sempurna lagi. +. Metode pengolahn biji logam secara tradisional, yakni dengan peleburran, merupakn penyebab utama polusi udara dewasa ini
Mikroba tertentu mampu untuk memperbaikai keadan diatas, misalnya
dengan menggunakan beberapa bakteri aerobik ototrofik yaitu (hiobacillus ferrooidans. Mikroorganisme digunakan dalam berbagai bidang perminyakan dan pertambangan. Dalam bidang perminyakan berperan dalam pembentukan minyak, eksplorasi minyak, dan pembersihan ceceran minyak. "elain itu beberapa jenis bakteri dapat dimanfaatkan dalam pemisahan logam dari bijihnya. #ontohnya adalah Thiobacillus ferooxidans. Bakteri ini tumbuh dalam lingkungan asam, seperti tempat pertambangan dan mampu memisahkan tembaga-tembaga dari bijinya melalui reaksi kimia. "train yang lain mampu memisahkan logam besi dari bijihnya besi sulfida!. Chlorella vulgaris juga dapat melepaskan emas dari bijihnya dan mengakumulasi emas itu di dalam selnya. enis bakteri yang lain telah digunakan untuk memperoleh kembali beberapa bijih logam seperti mangan Mn! dan uranium yang terdapat pada konsentrasi rendah pada bijih. Mikroorganisme bermanfaat dalam pertambangan karena alasan-alasan berikut. •
(idak merusak lingkungan dibandingkan pengolahan dengan bahan kimia.
3
•
/ebih banyaknya mineral yang dapat menggunakan mikroorganisme dalam pengolahannya. Mikroorganisme mampu mengumpulkan mineral dari bijih yang hanya mengandung sedikit mineral. Bijih miskin mineral ini tidak layak diproses secara konvensional. &egiatan pertambangan adalah usaha untuk memeroleh bahan mineral
berharga dan penting bagi manusia yang berasal dari permukaan ataupun bagian dalam bumi yang dapat melalui proses ekstraksi lebih lanjut. &egiatan pertambangan
umumnya
identik
dengan
kerusakan
lingkungan
yang
dihasilkannya baik itu berupa degradasi sumber air dan tanah, polusi udara hingga pencemaran yang terjadi akibat kebocoran tailing. Metalurgi adalah ilmu dan teknologi yang mengkaji proses pengolahan dan perekayasaan mineral dan logam. 0uang lingkup metalurgi meliputi) pengolahan mineral mineral dressing!, ekstraksi logam dari konsentrat mineral etractive metallurgy!, proses produksi
logam mechanical metallurgy!,
perekayasaan sifat fisik logam physical metallurgy!. "alah satu cabangnya adalah Biohidrometalurgi, yakni pengolahan bijih logam menjadi logam murni dengan cara penambahan mkhluk hidup seperti bakteri. /ogam merupakan bahan pertama yang dikenal oleh manusia dan digunakan sebagai alat-alat yang berperan penting dalam sejarah peradaban manusia Darmono, +11*!. /ogam berat masih termasuk golongan logam dengan kriteria-kriteria yang sama dengan logam lain. $erbedaannya terletak dari pengaruh yang dihasilkan bila logam berat ini berikatan dan atau masuk ke dalam organisme
hidup. Berbeda
dengan logam biasa, logam berat
biasanya
menimbulkan efek-efek khusus pada mahluk hidup (aberima, +112!. &eberadaan logam berat dalam lingkungan berasal dari dua sumber. $ertama dari proses alamiah seperti pelapukan secara kimiawi dan kegiatan geokimiawi serta dari tumbuhan dan hewan yang membusuk. &edua dari hasil aktivitas manusia terutama hasil limbah industri #onnel dan Miller, *334!. Bakteri kemolitotrof merupakan salah satu bakteri yang mampu memisahkan logam dari bijihnya. Bakteri ini hidup dari zat-zat anorganik, seperti
4
besi dan belerang, dan memperoleh energi dari pemecahan bahan kimia tersebut. 5nergi tersebut digunakan untuk sintesis karbon dioksida dan air menjadi zat-zat organik. $roses sintesis ini dikenal dengan sebutan kemosintesis. "alah satu contoh bakteri pemisah logam ini adalah bakteri Thiobacillus ferooxidans yang digunakan untuk mengekstraksi tembaga dari bijih tembaga. Bakteri (hiobacillus ferroidans, yaitu bakteri pemakan batuan yang tumbuh subur di tempat pertambangan, peranannya sangat penting karena dapat mengekstraksi berbagai jenis logam. Bakteri ini dapat memperoleh energinya dari oksidasi zat anorganik, yaitu besi dan belerang. Bakteri ini juga dapat tumbuh dengan subur dalam lingkungan tanpa adanya zat organik, dia mampu mengekstrak karbon secara langsung dari karbon dioksida di atmosfer. $emanfaatan mikrorganisme ini untuk memisahkan logam dari bijih logam yang diterapkan di tambang logam karena logam tidak bisa dimanfaatkan jika terikat dengan bijihnya .
2.2 Pemisahan Logam mengunakan mikroorganisme
Metalurgi
adalah
pengetahuan
yang
mengkaji
tentang
cara-cara
pengolahan logam dari bijihnya hingga memperoleh logam yang siap untuk digunakan. $engolahan logam dilakukan melalui beberapa proses, yaitu proses pengolahan mineral, proses ekstraksi logam, dan proses metalurgi fisika. Dalam proses pengolahan mineral, tahap uji yang paling kecil dilakukan adalah tes metalurgi. (es metalurgi dilakukan untuk mengetahui komposisi kimia bijih, mempelajari mineralogi bijih seperti) komposisi mineral!, densitas mineral, penetuan kadar air moisture!, distribusi ukuran, dan derajat liberasi rasio antara berat mineral yang bebas dibandingkan dengan berat mineral keseluruhan!. (ahap lanjutan dari tes metalurgi adalah pengujian skala laboratorium. 6ambar + di bawah adalah diagram alir yang menunjukkan alur proses dalam percobaan berskala laboratorium.
5
Diagram alir proses per'o!aan skala la!oratorium ()urnia*an kk+ 2,,-
$roses metalurgi fisika dibagi menjadi 7 prinsip pengerjaan ) *! $erlakuan awal, dengan cara melakukan pemekatan bijih concentration of ore! agar bijih yang diinginkan terpisah dari materi pengotor gangue!. +! $roses reduksi, yaitu mereduksi senyawa logam yang ada pada bijih agar berubah menjadi logam bebas. 7! $emurnian refining!, yaitu melakukan pengolahan logam kotor melalui proses kimia agar diperoleh tingkat kemurnian tinggi $emekatan Bijih bertujuan untuk memisahkan mineral dari pengotornya sehingga diperoleh kadar bijih tinggi. $emekatan dapat dilakukan melalui dua teknik pemisahan, yaitu pemisahan secara fisis dan pemisahan secara kimia. *
$emisahan secara fisis terdiri dari ) • $emisahan pengapungan flotation separation!, • $emisahan gaya berat gravity separation!, • $emisahan magtetik magnetic separation!, • $emisahan pencairan li8uation separation!, dan • $emisahan amalgam amalgams separation!.
6
+
$emisahan secara kimia terdiri dari ) • $roses pelindian leaching!, • $roses pemanggangan roasting!,
Definisi Biomining secara utuh adalah proses ekstraksi mineral berharga dari bijihnya ataupun dari sisa tailing pertambangan dengan menggunakan bantuan mikroorganisme khususnya bakteri. Biomining ini merupakan teknologi yang efektif sekaligus ramah lingkungan yang dapat digunakan untuk menambang logam maupun material berharga. Biomining ini merupakan penerapan dari proses bioleaching dan9atau biooksidasi. &eduanya memberikan pengertian berupa konversi mineral9logam yang berasal dari bijih mineralnya ores! menjadi bentuk yang lebih larut dalam air bioleaching! ataupun dalam wujud residu berupa padatan biooksidasi! yang diaplikasikan dalam skala operasi yang lebih besar oleh industri pertambangan. Dalam kegiatan industri pertambangan, Biomining ini dapat digunakan untuk memeroleh berbagai logam mineral seperti seng :n!, kobalt #o!, tembaga #u!, 5mas ;u! dan masih banyak lagi.
Bioleaching adalah suatu proses pelarutan9pelepasan logam atau pengambilan ekstraksi! logam dari sedimen limbah! atau bijih logam menjadi bentuk yang larut dengan menggunakan bantuan mikroorganisme. $ada metode bioleaching tidak mempersoalkan tentang pelarut yang digunakan, jadi boleh menggunakan pelarut yang tidak selektif terhadap logam tertentu. %aktor penting yang dapat mempengaruhi kualitas dan kuantitas bioleaching logam dari limbah padat sedimen! atau bijih logam adalah jenis limbah padat yang akan diolah, ukuran
7
partkel bijih, persen padatan, laju pengadukan yang paling optimal, pemilihan jenis mikroorganisme, waktu ekstraksi, persen ekstraksi, serta p= medium dan temperatur. enis padatan logam yang daat digunakan untuk aplikasi bioleaching dapat berupa bijih dengan kandungan logam yang rendah ataupun limbah padat yang mengandung logam, seperti) emas, timbal, seng, nikel, tembaga, krom dan sebagainya. $emilihan mikroorganisme yang akan digunakan harus memiliki selektifitas terhadap logam-logam tertentu. Mikroorganisme yang umumnya digunakan dalam proses bioleaching bisa dari golongan bakteri dan fungi. 6olongan bakteri seperti (hiobacillus feroosidans, thiobasillus thiooidans, 5scherechia #oli dan sebagainya, sedang golongan fungi seperti ;spergillus niger, dan penicillium simplicissium $engembangbiakan mikroorganisme dilakukan dengan mengambil sampel mineral dengan kondisi yang belum dilakukan perlakuan apapun. "ampel masih dalam kondisi terkemas tepat sebelum dilakukan pengambilan. =al ini bertujuan untuk mencegah terjadinya interaksi dengan mikroorganisme yang tidak diharapkan, dengan kata lain untuk menjaga orisinalitas sampel. Mikroorganisme dikembangbiakan didalam media dan nutrisi tertentu. Media yang akan digunakan adalah media
3&>
yang mengandung <=2!"?2,
l, Mg"?2.@=+?,
%e"?2.@=+?.
temperatur
bioleaching
disesuaikan
dengan
kondisi
pertumbuhan optimum dari mikroorganisme yang digunakan agar didapatkan yield konsentrasi logam yang maksimal. Dibawah ini merupakan skema alat utama yang digunakan dalam proses bioleaching &kema Alat Biolea'hing
8
B E A
&urniawan dkk, +113!
&eterangan ;. "haker B. Aater Batch #. (ermometer D. 0egulator (emperatur 5. /abu 5rlemeyer Bioleaching dilakukan dengan metode shaking kocok! menggunakan shaker yang kecepatan putarnya dapat diatur-atur
%ahap Pemisahan Logam engan Biolea'hing ()urnia*an kk+ 2,,-
Mempersiapkan ba!an baku spen$ ca$al&s$ (pengecilan ukuran menadi 9 menimbang ba!an baku spen$aerob Melakukan proses dekan$asi bioleac!ing secara )umla! mikroorganisme Melakukan kemudian ca$al&s$ dengan massa 1'' gdan Melakukan kembali percobaan sesuai dengan Mencampur pada $empera$ur semua ba!an 37'ml - un$uk dalam bak$eri Mempersiapkan labu erleme&er Melakukan &ang Mempersiapkan di$amba!kan analisis konse$rasi adala! 0ada$an sisa &ang diperole! %u$risi &ang mengambil 25 sampel ra/na$ variasi enis limba!" #ak$u bioleac!ing" dan mikroorganisme &ang dan .ungi" menamba!kan pada #ak$u a+ua bioleac!ing ,M seban&ak &ang nu$risi $ela! 17'enis ml logam pada 1'* 25 dari ml $o$al sampel medium ra/na$ dibuang karena $idak di$amba!kan pada se$iap variasi #ak$u &ang $ela!
$ada percobaan bioleaching, medium cair terdiri dari a8ua DM, nutrisi, dan kultur mikroorganisme. Medium cair yang mengandung asam organik inilah yang berperan sebagai solvent untuk melarutkan logam ke dalam rafinat. ika
1'
kandungan logam dalam bahan baku relatif besar, maka volume medium cair yang diumpankan juga harus besar. =al ini bertujuan untuk memperbesar yield logam dan juga menjamin mikroorganisme tetap hidup , karena jika volume medium cair kecil sedanngkan kandungan logam dalam bahan baku besar, maka hal ini dapat bersifat toic bagi mikroorganisme sehingga kemungkinan mikroorganisme akan menjadi non aktif lebih ceapat. "elama bioleaching berlangsung pertumbuhan mikroorganisme untuk memperbanyak diri tidak terlalu besar, karena mikroorganisme ini akan lebih berkonsentrasi pada aktivitas metabolismenya dengan mengkonsumsi makanan. ;ktivitas metabolisme yang dilakukan mikroorganism yaitu glikolisis. Dalam hal ini glukosa sebagai sumber karbon berasal dari medium nutrisi mikroorganisme yang ikut diumpankan bersama mikroorganisme. Dengan pertimbangan bahwa bioleaching akan dilangsungkan dalam waktu yang cukup lama, maka dibutuhkan nutrisi yang cukup untuk menunjang aktivitas metabolisme mikroorganisme untuk menghasilkan asam organik secara kontinyu. ;ktivitas glikolisis yang terjadi berlangsung pada suasana aerobik. ;sam piruvat yang dihasilkan dari aktivitas tersebut selanjutnya dikonversi oleh mikroorganisme dari nutrisi menjadi senyawa asam organik, seperti asam asetat dan asam sitrat. ;sam organik yang dihasilkan berperan sebagai agen leaching yang melarutkan solut logam menuju fasa cair. $ada saat logam mengalami pelarutan, maka reaksi yang berlangsung adalah difusi, dimana driving forcenya adalah perbedaan konsentrasi logam. 0eaksi ini merupakan reaksi antara atom-atom pada lapisan permukaan kristal logam dengan larutan asam organik reaktif yang berada di luar kristal. Aaktu bioleaching sangat berpengaruh terhadap perolehan logam dalam rafinat. $erolehan logam akan maksimal ketika tercapai kondisi kesetimbangan yaitu ketika tidak terjadi lagi pelarutan logam ke dalam rafinat. $ada umumnya proses pelarutan dipengaruhi oleh temperatur, dimana semakin tinggi temperatur maka pelarutan solut dari padatan ke dalam fasa cair rafinat! juga akan semakin besar,
11
maka pada proses bioleaching temperatur juga berpengaruh &urniawan dkk, +113! 2.$.1 /ontoh Mikroorganisme paa proses !iolea'hing
*
(hiobacillus ferrooidans Di daerah pertambangan, bakteri (hiobacillus ferrooidans merupakan salah
satu mikroorganisme penting. Bakteri ini termasuk pelarut leaching! logamlogam dari bijih tambang, ditemukan pada daerah tambang yang telah didrainase dengan p= lingkungan masam. (hiobacillus ferrooidans merupakan kelompok acidophilik kemolithotropik yang toleran terhadap logam-logam toksik #lausen, +111! dan hidup pada lingkungan masam dengan temperatur panas, retakan bahan volkanik, dan deposit bijih sulfida dengan konsentrasi asam sulfurik tinggi. Bakteri ini dapat mengoksidasi mineral sulfida dari fero menjadi feri dan mengubah mineral sulfit menjadi asam sulfat. (hiobacillus ferrooidans berperan memisahkan logam dari bijinya atau kotoran sehingga di dapat logam berkualitas tinggi. Bakteri ini juga berperan memindahkan uranium dari bijih tambang melalui reaksi secara langsung dan tidak langsung. +
"ulfolobus acidocaldarius dan ". brierleyi &edua bakteri ini dapat mengoksidasi sulfur dan besi sebagai sumber energi,
dan memanfaatkan #?+ atau senyawa organik sederhana untuk mendapatkan karbon. Bakteri ini hidup dalam lingkungan aerobik maupun anaerobik. Mineralmineral chalcopyrite #u%e"+! dan molybdenite Mo" +! yang tahan terhadap kebanyakan mikroorganisme, dapat dengan mudah diserang oleh "ulfolobus dan menghasilkan logam-logam dapat larut yang tidak toksik bagi organisme. Molibdenum adalah sangat toksik untuk (hiobacilli, namun dengan mudah dapat ditahan oleh ". brierleyi pada konsentrasi @41 mg9/. Aalaupun "ulfolobus belum diisolasi sebagai pelarut komersil, tetapi studi laboratorium menegaskan bahwa mikroorganisme tersebut memiliki kemampuan untuk berkembang biak di dalam lingkungan tanah. &emampuannya untuk melarutkan logam-logam dari bijih tambang baru diakui saat ini, yaitu dapat menyerang struktur mineral resisten Brierley, *3+!
12
!
Bioremo0al
Bioremoval didefinisikan sebagai terakumulasinya dan terkonsentrasinya zat pencemar dari suatu cairan oleh bahan biologi, selanjutnya melalui proses recovery bahan tersebut dapat dibuang dan ramah terhadap lingkungan. $roses tersebut meliputi pemilihan strain yang sesuai, metode kulturisasi dan kondisi fisik biomassa. Mikroorganisme dimasukkan, ditumbuhkan dan selanjutnya dikontakkan dengan air yang tercemar ion-ion logam berat. $roses pengontakkan dilakukan dalam jangka waktu tertentu yang bertujuan agar biomassa terikat dengan ion logam. "emakin lama logam dikontakkan dengan permukaan sel, maka akan semakin banyak permukaan sel yang menjadi aktif dan melakukan penyerapan terhadap logam. "etelah jangka waktu tertentu kemampuan penyisihan logam oleh biomassa menjadi menurun sampai mendekati konstan. $ada kondisi konstan mengindikasikan tidak ada lagi permukaan sel yang dapat menjadi aktif untuk membentuk ikatan dengan logam. &emudian 'on logam yang telah terikat tersebar pada permukaan sel, pengikatan ini didasarkan pada kemampuan daya afnitas yang dimilikiya Droste, +11@!, kemudian 0amadhan dan Marissa +1*+! menambahkan $enyerapan logam pada dinding sel terjadi akibat adanya berbagai senyawa pembangun dinding sel seperti senyawa-senyawa polysaccharides dan protein serta ligan-ligan ionik seperti asam karboksil, amino dan posfat . "enyawa-senyawa ini yang dianggap sebagai komponen aktif dalam proses biosopsi dengan membentuk senyawa kompleks dengan logam. "etelah terikat biomassa tersebut dipisahkan dari cairan. Biomassa yang terikat dengan ion logam diregenerasi untuk digunakan kembali atau kemudian dibuang ke lingkungan. &emudian $embuangan limbah merupakan aspek yang terpenting dari suatu proses bioremoval, pertama logam yang berikatan dapat di elute dan biomassa dapat digunakan kembali untuk beberapa siklus proses dan kedua biomassa yang berikatan dengan logam berat dapat direduksi dengan menggunakan sistem pengeringan.
13
&kema pemisahan engan metoe Bioremo0al (Droste+ 2,,
pemilihan strain
metode kulturisasi dan kondisi fisik biomassa
Mikroorganisme dimasukkan
Mikroorganisme ditumbuhkan
Mikroorganisme dikontakkan dengan limbah logam berat
/ogam dan Biomassa dipisahkan dari cairan
Biomassa yang terikat dengan ion logam diregenerasi untuk digunakan kembali
logam di elute
#airan tanpa logam dibuang ke lingkungan.
$roses bioremoval ion logam berat umumnya melalui dua mekanisme yaitu yang melibatkan proses active uptake dan passive uptake. a
Passi0e Uptake (Biosorpsi
14
$assive uptake dikenal dengan istilah biosorpsi. Bisorpsi merupakan salah satu proses penyerapan logam berat dari limbah dengan menggunakan biomassa organisme. $roses tersebut terjadi ketika ion logam berat mengikat dinding sel dengan dua cara yang berbeda, yaitu ) i pertukaran ion yang ion monovalen dan divalen seperti
adsorpsi fisika-kimia dari materi biologi tersebut A't0e uptake ;ctive Cptake dapat terjadi pada berbagai sel hidup. Mekanisme tersebut secara simultan terjadi sejalan dengan konsumsi ion logam untuk pertumbuhan mikroorganisme atau9dan akumulasi intraseluler ion logam tersebut. logam berat dapat juga diendapkan pada proses metabolisme dan ekresi tingkat dua. $roses tersebut tergantung pada energi yang terkandung, dan sentitifitasnya terhadap parameter-parameter yang berbeda seperti suhu, kekuatan ikatan ionik, dan cahaya. $roses tersebut dapat dihambat oleh suhu
15
rendah, tidak tersedianya sumber energi dan penghambat-penghambat metabolisme sel. Biosorpsi logam berat dengan sel hidup terbatas karena akumulasi ion yang menyebabkan racun terhadap mikroorganisme. =al tersebut
dapat
menghalangi
pertumbuhan
mikroorganisme
pada saat
keracunan terhadap ion logam tercapai. &emampuan bertahan mikoorganisme terhadap efek racun dari ion logam bergantung pada jenis mikroorganisme. 6lik dan $asternak, +1**! &edua mekanisme tersebut dapat berjalan serentak pada sel hidup Mikroorganisme yang digunakan umumnya untuk kedua mekanisme diatas adalah adalah sel biomassa mati, karena lebih menguntungkan daripada menggunakan biomassa hidup. Dengan sel biomassa mati ketoksikan ion logam yang diserap tidak mempengaruhi sel, tidak memerlukan nutrien tambahandan prosesnya relatif cepat dan efisien. /ontoh mikroorganisme paa proses !iosorpsi
*
"accharomyces cerevisiae "accharomyces cerevisae sudah banyak diteliti berkaitan dengan potensinya
sebagai biosorben dan bioakumulator logam berat, diantaranya karena memiliki persentase material dinding sel sebagai sumber pengikat logam yang tinggi juga biomassa. Mikroorganisme ini mudah didapatkan karena banyak digunakan dalam proses fermentasi., sedangkan kesetimbangan biosoprsi dengan kondisi optimum untuk kadmium dilaporkan terjadi sebesar 74 mg9g sel =adi et al.,+117! +
#hlorella regularis #hlorella regularis digunakan dalam proses biosorpsi ion logam berat.
$engambilan ion logam berat oleh #hlorella regularis secara selektif dikarenakan adanya ikatan yang kuat antara pasangan ion logam berat dan komponen sel, khususnya protein.
16
2. Mekanisme Pemisahan Logam oleh Mikroorganisme
Mikroorganisme adalah lebih sensitif9stres terhadap logam-logam berat dibandingkan binatang tanah atau tanaman pada lingkungan tanah yang sama. Banyak jenis spesies mikroorganisme yang telah diindentifikasi sejak +11 tahun lalu tetapi sangat sedikit diantranya terindentifikasi sebagai mikroorganisme yang mempunyai daya tahan tinggi terhadap pengaruh ion logam. $ada konsentrasi tinggi, ion logam berat akan bereaksi membentuk senyawa toksik di dalam sel mikroorganisme. ;gar dapat mempertahankan hidup dibawah kondisi stres, bakteri mempunyai beberapa tipe mekanisme toleran dalam pengambilan ion-ion logam berat. "ecara umum mekanisme ini meliputi) • • •
5fflu ion logam pada bagian luar sel, ;kumulasi dan kompleks ion logam pada bagian dalam sel, 0eduksi ion logam untuk menurunkan efek toksik.
17
&emudian peranan mikroorganisme dalam mempengaruhi proses mobilisasi atau inmobilisasi unsur-unsur toksik adalah melalui beberapa mekanisme berikut ) o o o
o o
&elat unsur oleh proses metabolisme ?ksidasi-reduksi logam yang dipengaruhi daya larut atau valensi $erubahan p= yang mempengaruhi sifat ion, biosorpsi oleh kelompok fungsional pada permukaan sel Bioakumulasi oleh sistem transport energi 'mmobilisasi untuk membentuk bahan stabil, biometilasi, dan biodegradasi kompleks organik pada logam. Mekanisme Pengolahan Logam !erat oleh Mikroorganisme (&inaga+ 2,,-
Maka hal terpenting dalam pemilihan biomassa yaitu toleransi suatu mikroorganisme terhadap ion logam berat.
a. Mo!ilisasi
Mobilisasi9pelarutan terhadap logam-logam toksik adalah melalui reaksi oksidasi-reduksi dan produksi metabolisme asam organik atau mineral yang dipengaruhi oleh naik turunnya p= dalam larutan. o
?ksidasi enzimatik ?ksidasi enzimatik berguna untuk memindahkan spesies inorganik dari larutan. $encucian logam dari bijih tambang secara biologi dilakukan oleh mikroorganisme autotropik, seperti ) (hiobacillus ferrooidans atau
o
(.thiooidans. 0eduksi enzimatik
18
0eduksi enzimatik diperankan oleh mikroorganisme anaerobik obligat dan o
fakultatif yang memiliki potensi bioremidiasi secara in situ $embentukan &ompleks ;gent pembentuk kompleks dari mikroorganisme bermanfaat dalam menggerakkan senyawa inorganik toksik dan memindahkannya dari
o
sampah9limbah padat, melalui reaksi ) /ogam > ligan kompleks logam "iderapore memegang peranan penting dalam mengkompleks logam-logam toksik dan meningkatkan daya larutnya 6azso, +11*!. "iderapore lebih spesifik untuk %e '''!, tetapi dapat juga mengkompleks logam-logam berat lainnya
!. Immo!ilisasi
'mmobilisasi pada logam-logam berat ditunjukkan dengan terbentuknya pengendapan presipitasi!, biosorpsi, dan bioakumulasi. o
$engendapan presipitasi! Degragasi mikroorganisme dari senyawa organo-phosphate hingga orthophosphate
dapat
menyebabkan
pengendapan
logam
melalui
pembentukan logam-phosphate, khususnya pada p= E @, termasuk o
phosphate intraselular yang menyebabkan immobilisasi logam-logam Biosorpsi Biosorpsi logam toksik didasarkan pada proses non-enzimatik seperti adsorpsi. ;dsorpsi adalah pengikatan non-spesifik dari spesies ionik pada permukaan sel, atau polisakarida dan protein ekstraselular. Dinding sel bakteri dan lapisannya, dinding fungi, ragi, dan alga adalah efisien sebagai biosorbent logam kelompok pengikat bermuatan!. 'on-ion logam dapat
o
dipindahkan melalui biomassa bakteri hidup atau mati Bioakumulasi "alah satu faktor yang mempengaruhi bioakumulasi atau biosorpsi oleh mikroorganisme adalah p=.
2.3 Proses pemisahan paa !e!erapa logam 1
Pemisahan Nikel
19
$emisahan
nikel
menggunakan
metode
bioleaching.
Bioleaching
merupakan salah satu proses ekstraksi dengan memanfaatkan aktivitas bakteri. Bijih nikel sulfida dapat diproses terlebih dahulu sebelum diekstraksi sehingga dihasilkan konsentrat hasil proses konsentrasi, yaitu salah satu tahap operasi dalam pengolahan bahan galian yang bertujuan untuk meningkatkan kadar mineral9logam dari bahan galian tersebut! dengan kadar nikel F-+1 G dari semula *-+G. "edangkan bijih laterit tidak dapat diaplikasikan seperti pada bijih sulfida akibat unsur-unsur hidroksida di dalam laterit. ;khirnya, energi yang dikonsumsi untuk mengekstraksi bijih laterit lebih banyak sehingga biaya lebih mahal. =al ini mengakibatkan proses ekstraksi sulfida lebih efektif dan efisien dengan metode konvensional. 2
Pemisahan )romium
&romium merupakan elemen berbahaya di permukaan bumi dan dijumpai dalam kondisi oksida antara #r'''! dan #rH'!, tetapi hanya #r bervalensi tiga dan enam memeiliki kesamaan sifat biologinya. #r bervalensi tiga merupakan bentuk yang umum dijumpai di alam dan dalam bahan biologis #r selalu berbentuk tiga valensi, karena #r enam valenisi merupakan salah satu bahan organik pengoksida tinggi. #r tiga valensi memiliki sifat racun yang rendah dibandingkan dengan enam valensi. %airbridge dan %inkl, +112! $emisahan kromium secara umum dilakukan terhadap #r H'! karena tingkat toksiknya tinggi. $emisahan kromium dalam limbah
menggunakan
metode bioremoval dengan mekanisme biosorpsi. Mekanisme biosorpsi ion #rH'! dengan menggunakan biomassa atau mikroorganisme "accaheromyces cerevisiae. $ada pemisahan ini p= medium dibuat rendah, $ada p= rendah, permukaan sel akan bermuatan negatif. &eadaan ini memfasilitasi terserapnya ion logam #r yang pada p= rendah berada dalam bentuk #r +?@+- dan #r?2 +- (ewari, +114!. $ada p= 7, diduga permukaan sel berada dalam keadaan paling aktif sehingga memberikan persentase penyisihan yang paling tinggi.
2'
$ada p= rendah, reaksi hidrolitik dapat mengakibatkan berubahnya komponen dan keadaan permukaan aktif sel. =al ini mengakibatkan terjadinya penurunan penyerapan yang dilakukan sorben terhadap logam. "edangkan pada p= tinggi, permukaan sel akan perlahan menjadi bermuatan negatif, sehingga kekuatan untuk mengikat ion-ion #r menjadi semakin kecil dan mengurangi kemampuan penyerapan. $ada p= tinggi juga terjadi presipitasi ion #r menjadi #r?=!7 yang mengurangi kelarutan ion #r pada larutan yang mengakibatkan berkurangnya jumlah ion #r yang dapat diserap oleh permukaan sel walaupun presipitasi #r baru dominan terjadi pada kisaran p= 3 sehingga biosorpsi tidak dapat lagi dilakukan pada p= diatas 3 "aefudin, +11@!. "emakin lama logam dikontakkan dengan permukaan sel, maka akan semakin banyak permukaan sel yang menjadi aktif dan melakukan penyerapan terhadap logam. "ehingga meningkatkan kemampuan sorben dalam melakukan penyerapan terhadap #r.
BAB III PENU%UP
$.1 )esimpulan $.2 &aran
21
22