ISOLASI BAKTERI LAUT PENDEGRADASI HIDROKARBON PETROLIUM

LAPORAN PRAKTIKUM

MIKROBIOLOGI LAUT

ISOLASI BAKTERI LAUT PENDEGRADASI HIDROKARBON PETROLIUM

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Pencemaran lingkungan yang terjadi di perairan sangatlah banyak. Salah satu contohnya yaitu pencemaran hidrokarbon minyak bumi yang banyak dijumpai pada perairan laut. Pencemaran di laut dapat diartikan sebagai adanya limbah yang terbuang atau menempati perairan laut yang berasal dari aktifitas buangan manusia atau organisme lainnya yang mengarah ke laut. Sumber – sumber hidrokarbon minyak bumi dapat berasal dari tumpahan minyak oleh kapal – kapal tanker yang melintasi perairan dan limbah industri pabrik serta transportasi di perairan laut.

Pencemaran laut merupakan suatu peristiwa masuknya material pencemar seperti partikel kimia, limbah industri, limbah pertanian dan perumahan, ke dalam laut, yang bisa merusak lingkungan laut. Material berbahaya tersebut memiliki dampak yang bermacam-macam dalam perairan. Ada yang berdampak langsung, maupun tidak langsung.

Pencemaran hidrokarbon minyak bumi di laut dapat diatasi dengan berbagai cara. Salah satunya dengan menggunakan mikroorganisme yaitu bakteri. Bakteri tertentu dapat mendegradasi hidrokarbon yang ada di laut. Biodegradasi merupakan cara yang paling baik untuk mengatasi pencemaran hidrokarbon karena tidak memiliki efek merusak lingkungan. Berdasarkan teori diatas maka dilakukanlah percobaan mengenai bakteri pendegradasi hidrokarbon di laut.

I.2 Tujuan

Tujuan diadakannya praktikum ini yaitu :

·      Mengisolasi bakteri laut yang mampu mendegradasi hidrokarbon

·  Mengetahui aktivitas bakteri dalam menghasilkan senyawa biosurfaktan untuk proses biodegradasi hidrokarbon di laut

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Lingkungan Laut

Air di laut merupakan campuran dari 96,5% air murni dan 3,5% material lainnya seperti garam-garaman, gas-gas terlarut, bahan-bahan organik dan partikel-partikel tak terlarut. Sifat-sifat fisis utama air laut ditentukan oleh 96,5% air murni (Wikipedia, 2012).

Kandungan fisik dan kimia air laut merupakan akibat dari struktur atom air. Air merupakan gabungan dari hydrogen dan oksigen yang berhubungan dengan covalen bond (covalen bond hubungan antara 2 atom dalam molekul hasil pembagian dari electron). Covalen bond ada ketika elemen membagi elektronnyake dalam bentuk campuran.di dalam air, hydrogen dan oksigen berhubungan langsung dengan sudut 105º (Igeography, 2010).

Masing-masing atom hydrogen dan oksigen memiliki electron yang didistribusikan tidak sama, dengan cara itulah masing-masing atom hydrogen bermuatan positif dan atom oksigen bermuatan negative. Air yang bersifat positif dan negative secara bersama-sama memberikan struktur molekul dipolar. Masing-masing sumbu positif (atom II) saling tarik menarik dan membentuk hubungan yang lemah, sumbu negative (atom B) dimolekul lain (Igeography, 2010).

Hubungan antara hydrogen ke atom oksigen disebut “hydrogen bond”. Karena merupakan agregasi cairan, jika ada molekul yang lebih banyak yang dapat diindikasikan dari jumlah H2O, jenis kandungan air terlihat tidak normal ketika dibandingkan dengan zat non polar seperti methane (cha) atau hydrogen sulfide (H2S), karena adanya hydrogen bond, air mempunyai titik didih (100º C) lebih tinggi dari yang diperkirakan (Igeography, 2010).

II.2 Mikroorganisme Laut (Bakteri Laut)

Bakteri laut adalah salah satu mikroorganisme yang mampu menjaga kesinambungan kehidupan di laut karena kemampuannya mendegradasi senyawa organik mulai dari yang sederhana hingga kompleks, yang masuk ke perairan laut (Fadhli, 2009).

Bioremediasi adalah usaha perbaikan lingkungan yang telah tercemar dengan menggunakan biota hidup. Salah satu contoh biota yang sering digunakan dalam uji coba perbaikan lingkungan laut yang tercemar minyak adalah bakteri laut hidrokarbonoklastik (bakteri pemecah minyak) yang jumlahnya lebih dari 200 spesies (Fadhli, 2009).

Bakteri laut juga dapat digunakan dalam industri farmakologi (obat-obatan), keperluan budidaya, maupun uji toksisitas. Di negara-negara maju, penelitian bakteri laut untuk keperluan farmakologi berkembang pesat. Pada umumnya bakteri laut penghasil senyawa aktif untuk keperluan obat-obatan hidup bersimbiosis dengan invertebrata (biota laut). Namun, senyawa aktif yang dihasilkan jumlahnya sangat sedikit (Fadhli, 2009).

Dalam bidang budidaya, salah satu masalah yang dihadapi adalah penyakit. Penyakit bakterial pada biota budidaya dapat menjadi penyebab kerugian karena selain kematian massal, juga menyebabkan ditolaknya produk budidaya yang diekspor ke luar negeri. Untuk membasmi penyakit bakterial pada biota budidaya pada umumnya digunakan senyawa kimia (antibiotik). Namun, penggunaan senyawa kimia tersebut tidaklah efektif karena dapat menimbulkan efek samping. Kini, upaya membasmi penyakit secara biologi yang tak menimbulkan efek samping telah banyak dilakukan dengan memanfaatkan sifat antagonisme di antara bakteri. Bakteri penyebab penyakit pada biota budidaya dapat dilawan atau dihambat oleh bakteri lain (Fadhli, 2009).

Mikroorganisme yang digunakan untuk keperluan tersebut disebut biokontrol dan salah satunya adalah menggunakan bakteri sebagai probiotik. Di dalam bidang budidaya, probiotik adalah bakteri yang digunakan tidak hanya untuk mengendalikan bakteri patogen, tetapi juga sebagai suplemen bahan makanan dan meningkatkan kualitas air (Fadhli, 2009).

Kegunaan lain bakteri laut adalah untuk menguji toksisitas. Di Amerika, semua penemuan produk bahan kimia baru sebelum diproses oleh pabrik harus sudah diuji coba in-vitro bioassay. Assay ini untuk memprediksi efeknya terhadap kesehatan dan efek ekologinya. Salah satu tes untuk menguji toksisitas senyawa kimia adalah uji luminescence (microtox assay) dan bakteri luminescence (mampu mengeluarkan cahaya) adalah salah satu biota yang digunakan dalam microtox assay. Assay ini adalah salah satu assay yang sudah sangat luas digunakan untuk uji produk senyawa kimia baru. Hal ini disebabkan waktu yang diperlukan cepat, relatif tidak mahal, dan tidak membutuhkan ruangan yang besar daripada tes bioassay menggunakan ikan. Bakteri luminescence ini banyak ditemukan di perairan laut, dapat hidup secara bebas, dan dapat juga menempel pada organisme yang lebih besar (Fadhli, 2009).

II.3 Hidrokarbon

Hidrokarbon adalah sebuah senyawa yang terdiri dari unsur atom karbon (C) dan atom hidrogen (H). Seluruh hidrokarbon memiliki rantai karbon dan atom-atom hidrogen yang berikatan dengan rantai tersebut. Istilah tersebut digunakan juga sebagai pengertian dari hidrokarbon alifatik (Wikipedia, 2012).

Hidrokarbon adalah salah satu sumber energi paling penting di bumi. Penggunaan yang utama adalah sebagai sumber bahan bakar. Dalam bentuk padat, hidrokarbon adalah salah satu komposisi pembentuk aspal (Wikipedia, 2012).

Hidrokarbon dulu juga pernah digunakan untuk pembuatan klorofluorokarbon, zat yang digunakan sebagai propelan pada semprotan nyamuk. Saat ini klorofluorokarbon tidak lagi digunakan karena memiliki efek buruk terhadap lapisan ozon (Wikipedia, 2012).

Metana dan etana berbentuk gas dalam suhu ruangan dan tidak mudah dicairkan dengan tekanan begitu saja. Propana lebih mudah untuk dicairkan, dan biasanya dijual di tabung-tabung dalam bentuk cair. Butana sangat mudah dicairkan, sehingga lebih aman dan sering digunakan untuk pemantik rokok. Pentana berbentuk cairan bening pada suhu ruangan, biasanya digunakan di industri sebagai pelarut wax dan gemuk. Heksana biasanya juga digunakan sebagai pelarut kimia dan termasuk dalam komposisi bensin (Wikipedia, 2012).

Heksana, heptana, oktana, nonana, dekana, termasuk dengan alkena dan beberapa sikloalkana merupakan komponen penting pada bensin, nafta, bahan bakar jet, dan pelarut industri. Dengan bertambahnya atom karbon, maka hidrokarbon yang berbentuk linear akan memiliki sifat viskositas dan titik didih lebih tinggi, dengan warna lebih gelap (Wikipedia, 2012).

II.4 Biodegradasi Hidrokarbon

Degradasi minyak bumi dapat dilakukan dengan memanfaatkan bakteri seperti Pseudomonas fluorescens dan Bacillus subtilis. Bakteri ini mampu menguraikan komponen minyak bumi karena kemampuannya mengoksidasi hidrokarbon dan menjadikan hidrokarbon sebagai donor elektronnya. Mikroorganisme ini berpartisipasi dalam pembersihan tumpahan minyak dengan mengoksidasi minyak bumi menjadi gas karbon dioksida (CO2). Sebagai contoh, bakteri pendegradasi minyak bumi akan menghasilkan bioproduk seperti asam lemak, gas, surfaktan, dan biopolimer yang dapat meningkatkan porositas dan permeabilitas batuan reservoir formasi klastik dan karbonat apabila bakteri ini menguraikan minyak bumi (Gekocly, 2009).

Kemampuan sel mikroorganisme untuk melanjutkan pertumbuhannya sampai minyak bumi didegradasi secara sempurna bergantung pada suplai oksigen yang mencukupi dan nitrogen sebagai sumber nutrien. Seorang ilmuwan bernama Dr. D. R. Boone menemukan bahwa nitrogen tetap merupakan nutrien yang paling penting untuk degradasi bahan bakar. Selain itu keaktifan mikroorganisme pendegradasi hidrokarbon juga dipengaruhi oleh kondisi lingkungan seperti temperatur dan pH. Kondisi lingkungan yang tidak sesuai menyebabkan mikroba ini tidak aktif bekerja mendegradasi minyak bumi. Sebagai contoh, penambahan nutrien anorganik seperti fosfor dan nitrogen untuk area tumpahan minyak meningkatkan kecepatan bioremediasi secara signifikan (Gekocly, 2009).

Secara umum biodegradasi atau penguraian bahan (senyawa) organik oleh mikroorganisme dapat terjadi bila terjadi transformasi struktur sehingga terjadi perubahan integritas malekuler. Proses ini berupa rangkaian reaksi kimia enzimatik atau biokimia yang mutlak memerlukan kondisi lingkungan yang sesuai dengan pertumbuhan dan perkembangbiakan mikroorganisme (Handrianto, 2011).

Senyawa hidrokarbon dalam minyak bumi merupakan sumber karbon bagi pertumbuhan mikroorganisme, sehingga senyawa tersebut dapat didegradasi dengan baik (Handrianto, 2011).

Di dalam minyak bumi terdapat dua macam komponen yang dibagi berdasarkan kemampuan mikroorganisme menguraikannya, yaitu komponen minyak bumi yang mudah diuraikan oleh mikroorganisme dan komponen yang sulit didegradasi oleh mikroorganisme (Handrianto, 2011).

Komponen minyak bumi yang mudah didegradasi oleh bakteri merupakan komponen terbesar dalam minyak bumi atau mendominasi, yaitu alkana yang bersifat lebih mudah larut dalam air dan terdifusi ke dalam membran sel bakteri. Jumlah bakteri yang mendegradasi komponen ini relatif banyak karena substratnya yang melimpah di dalam minyak bumi. Isolat bakteri pendegradasi komponen minyak bumi ini biasanya merupakan pengoksidasi alkana normal (Handrianto, 2011).

Komponen minyak bumi yang sulit didegradasi merupakan komponen yang jumlahnya lebih kecil dibanding komponen yang mudah didegradasi. Hal ini menyebabkan bekteri pendegradasi komponen ini berjumlah lebih sedikit dan tumbuh lebih lambat karena kalah bersaing dengan pendegradasi alkana yang memiliki substrat lebih banyak. Isolasi bakteri ini biasanya memanfaatkan komponen minyak bumi yang masih ada setelah pertumbuhan lengkap bakteri pendegradasi komponen minyak bumi yang mudah didegradasi (Handrianto, 2011).

BAB III

METEDOLOGI PENELITIAN

III.1 Alat dan Bahan

III.1.1 Alat

Alat yang digunakan pada praktikum ini yaitu botol sampel, erlenmeyer, neraca analitik, otoklav, shaker, sendok tanduk, cawan petri, pinset, dan bunsen.

III.1.2 Bahan

Bahan yang digunakan pada praktikum ini yaitu air laut sintetik, nutrien agar, petrolium, aluminum foil, NaCl, KCl, MgSO₄, MgCl₂, Tris, CaCl₂, NH₄Cl, K2HPO4, FeSO₄, ekstrak yeast, Pepton, Agar dan aquadest.

III.2. Prosedur Kerja

III.2.1 Sterilisasi

Semua alat yang akan digunakan disterilkan terlebih dahulu. Alat-alat gelas dan yang terbuat dari logam disterilkan dalam oven pada suhu 180 ^oC selama 2 jam. Alat-alat plastik dan alat-alat yang tidak tahan suhu tinggi disterilkan menggunakan autoklaf pada suhu 121 ^oC tekanan 2 atm selama 15 menit, sedangkan ose disterilkan dengan cara pemanasan langsung pada nyala api spirtus hingga memijar.

III.2.2 Pembuatan Air Laut Sintetik (ALS) dan Media Natrium Agar (NA)

Pembuatan Air Laut Sintetik (ALS) yaitu NaCl 23 g/l, KCl 0,75 g/l, MgSO₄ 3,91 g/l, MgCl₂ 6H₂O 10,85 g/l, Tris 6,05 g/l, CaCl₂ 2H₂O 1,47 g/l, NH₄Cl 3,74 g/l, K₂HPO₄ 18,6 g/l, FeSO₄ 50mg/50ml, di larutkan ke dalam aquadest dan pH diatur hingga mencapai 8. Kemudian disterilkan dengan menggunakan otoklav pada suhu 120 ^oC pada tekanan 2 atm selama 15 menit.

Pembuatan Media Nutrien Agar (NA) untuk komposisi 100ml yaitu  Ekstrak yeast ditimbang sebanyak 0,5 gr, pepton 0,5 gr, agar 2 gr, dan ALS sebanyak 100 mL. Potongan daging dan akuadest tadi dimasukkan ke dalam erlenmeyer kemudian di didihkannya pada penangas. Setelah mendidih, larutan tersebut diangkat dan disaringaring ekstraknya dengan menggunakan kertas saring dan corong lalu dimasukkan ke dalam erlenmeyer. Kemudian ditambahkan pepton dan agar lalu ditambah ALS hingga volumenya 100 mL dan diaduk. Selanjutnya dipanaskan kembali hingga mendidih dan homogen lalu diangkat dan dtutup dengan menggunakan aluminium foil. Kemudian disterilkan pada otoklaf dengan tekanan 2 atm selama 15- 20 menit.

III.2.3 Cara Kerja

Cara kerja dari percobaan ini yaitu pertama – tama smapel sedimen air laut yang mengandung tumpahan – tumpahan minyak di Pelabuhan Paotere pada 4 titik yang berbeda diambil dengan menggunakan sendok, kemudian sampel tersebut dimasukkan pada botol sampel yang telah di sediakan. Semua alat dan bahan disediakan pada LAF kemudian disterilkan. 2 sendok sampel diambil pada botol smapel kemudian dimasukkan pada erlenmeyer yang berisi 100 ml ALS, FeSO₄ 0,2 ml ditambahkan dengan menggunakan spoit steril kedalam erlenmeyer, K₂HPO₄ 0,4 ml ditambahkan dengan menggunakan spoit steril kedalam erlenmeyer, 1 ml petrolium ditambahkan dengan menggunakan spoit steril kedalam erlenmeyer. Selanjutnya erlenmeyer di sterilkan dan ditutup kemudian di sentrifuga selama beberapa hari serta diamati. Tahap selanjutnya, dilakukan penanaman pada media NA dan diamati pertumbuhan bakteri tersebut.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1 Isolasi Bakteri Laut Pendegredasi Hidrocarbon

Pengambilan sampel dilakukan di Pelabuhan Paotere. Pelabuhan Paotere merupakan tempat bersandarnya kapal, sehingga banyak tumpahan minyak di daerah tersebut. Sampel yang diambil berupa sedimen air laut yang berada pada daerah yang banyak mengandung tumpahan limbah petroleum.

Pengambilan sampel dilakukan dengan cara mengambil sedimen pada 4 titik yang berbeda dengan menggunakan sendok kemudian di masukkan kedalam botol sampel.

Sampel yang telah diambil kemudian di bawah ke laboratorium untuk diisolasi. Pertama – tama dilakukan pembuatan air laut sintetik (ALS) yaitu media yang dibuat dengan menggunakan aquadest steril dengan penambahan bahan sintetik atau bahan kimia tertentu yang mempunyai sifat atau kandungan yang hampir sama dengan air laut alami. Komposisi dari ALS adalah NaCl, KCl, MgSO₄, MgCl₂.6H₂0, Tris (Hydroksi methyl-Aminomethane), aquades, CaCl₂.2H₂O, NH₄Cl, K₂HPO₄, FeSO₄. Semua bahan tersebut dilarutkan dalam aquadest. Selanjutnya mengambil 2 sendok sampel sedimen dan  dimasukkan dalam  ALS dan menambahkan FeSO₄ 0,2 ml serta K₂HPO₄ 0,4 ml, kemudian di shaker.

 

           

Sebelum                                                          Sesudah

Berdasarkan gambar diatas, sebelum inkubasi terlihat 2 lapisan pada erlenmeyer. Lapisan atas merupakan petroleum sedangkan lapisan bawah adalah ALS. Hal ini terjadi karena perbedaan massa jenis dari kedua jenis larutan tersebut. Setelah di shaker selama beberap hari maka diperoleh hasil bahwa pada lapisan atas dinding erlenmeyer terbentuk cincin yang menandakan bahwa terjadinya proses biodegradasi oleh bakteri serta warna berubah menjadi keruh dan tidak adanya 2 lapisan seperti pada keadaan sebelum di shaker.

IV.2 Inokulasi Bakteri dalam Media NA

Tahap selanjutnya yaitu inokulasi bakteri dari media ALS ke media NA. Sampel media ALS diambil sebanyak 0,1 ml kemudian ditambahkan pada media NA pada cawan petri dan diratakan dengan menggunakan batang L. Selanjutnya ditambahkan petrolium hingga menutupi permukaan media NA. tahap berikutnya yaitu dilakukan inkubasi pada suhu 37 ^oC dan diamatai perubahan yang terjadi.

 

                        Sebelum                                                          Sesudah

Berdasarkan hasil pengamatan yang diperoleh bahwa adanya perubahan pada media NA setelah di inkubasi. Setelah di inkubasi, terdapat zona bening pada media tersebut yang membuktikan bahwa adanya proses biodegradasi petrolium yang dilakukan oleh bakteri laut tersebut. Dimana pada proses biodegradasi tersebut, bakteri melakukan aktivitas metabolisme untuk menghasilkan biosulfaktan. Proses biodegradasi hidrokarbo ada 3 yaitu adherens, emulsifikasi dan solubilisasi.

BAB V

PENUTUP

V.I Kesimpulan

Kesimpulan yang diperoleh dari hasil pengamatan yaitu :

·      Isolasi bakteri laut pendegradasi hidrokarbon dilakukan dengan cara sampel sedimen dimasukkan kedalam ALS kemudian ditambahkan dengan FeSO₄ serta K₂HPO₄ lalu di shaker. Hasil yang diperoleh menunjukkan adanya proses biodegradasi karena adanya perubahan sampel pada ALS menjadi keruh.

·      Proses biodegradasi yang dilakukan oleh bakteri laut di tunjukkan dengan adanya zona bening pada media NA. Bakteri dalam biodegradasi hidrokarbon petrolium melakukan aktivitas metabolisme untuk menghasilkan biosulfaktan.

DAFTAR PUSTAKA

Fadhli, A., 2009. Peranan Mikroorganisme dalam Ekologi Lautan dan Bioteknologi. http://prince60.wordpress.com/2009/12/25/peranan-mikroorganisme-dalam-ekologi-lautan-dan-bioteknologi/. Di akses pada tanggal 11 Februari 2012.

Gekocly, 2009. Biodegradasi Hidrokarbon Minyak Bumi. http://gekoclay.blogspot.com/2009/03/biodegradasi-minyak-bumi-dengan.html. Di akses pada tanggal 31 Mei 2012.

Handrianto, P., 2011. Mekanisme Biodegradasi Hidrokarbon. http://ecolas.blogspot.com/2011/09/mekanisme-biodegradasi-hidrokarbon.html. Di akses pada tanggal 31 Mei 2012.

Igeography, 2010. Karakteristik Laut II. http://one-geo.blogspot.com/2010/01/karakteristik-air-laut-ii.html. Di akses pada tanggal 31 Mei 2012.

Wikipedia, 2012. Laut. http://id.wikipedia.org/wiki/Laut. Di akses pada tanggal 30 Mei 2012.

Wikipedia, 2012. Hidrokarbon. http://id.wikipedia.org/wiki/Hidrokarbon. Di akses pada tanggal 30 Mei 2012.