Nitrifikasi

Nitrifikasi merupakan proses siklus biogeokimia yang penting baik dalam bidang pertanian maupun pengolahan limbah. Proses ini terutama dilakukan oleh dua kelompok organisme yaitu bakteri khemolithoautotrof dan bakteri pengoksidasi ammonia yang mengubah ammonia menjadi nitrit dan bakteri pengoksidasi nitrit yang mengubah nitrit menjadi nitrat.
Bakteri khemolithoautotrof adalah bakteri yang mengubah senyawa anorganik menjadi senyawa organic dan energy. Bakteri yang masuk dalam kelompok ini adalah hydrogen bacteria, nitrifying bacteria (pengoksidasi ammonia dan nitrit) dan sulfur oxidizing bacteria. Aerobic ammonia-oxidizing bacteria (AOB) melakukan nitrifikasi secara aerob, mengoksidasi ammonia (NH3) menjadi nitrit (NO2-). Kelompok ini sangat penting dalam banyak ekosistem terutama pada pengolahan limbah cair secara biologis. Nitrite-oxidizing bacteri (NOB) akan mengkatalisis tahap berikutnya dari nitrifikasi aerobic yaitu mengoksidasi nitrite (NO2-) menjadi nitrat (NO3-). Nitrobacter merupakan spesies utama dari NOB. Spesies ini relative mudah ditumbuhkan dan diisolasi dari lingkungan.

Iklan

Pembangunan Berkelanjutan

Nur Hidayat

Istilah keberlanjutan merupakan istilah yang popular pada decade akhir-akhir ini. Namun demikian, masih saja terjadi perdebatan tentang maknanya. Definisi dasar adalah “Keputusan sekarang yang tidak akan merusak propek usaha atau jika mungkin memperbaiki standar hidup kedepannya”. Sedangkan pembangunan berkelanjutan adalah “memenuhi kebutuhan saat ini tanpa mengabaikan kebutuhan generasi mendatang”. Bagaimana kita mengetahui bahwa yang kita lakukan sekarang adalah sesuai kebutuhan masa depan?

Kesalahan definisi dapat pula dilakukan oleh lembaga seperti Asian Development Bank yang dalam laporan 1990 mengintrepretasikan keberlanjutan dengan kombinasi beberapa parameter yang diikuti dengan peningkatan income per kapita. Pandangan dari sisi ekonomi ini tidakmutlak salah namun tanpa memandang aspek lingkungan maka akan mempersulit pengembangan sumberdaya alam yang akhirnya juga akan merusak pasar. Sebagai ilustrasi, pengembangan sawit besar-besaran akan meningkatan pendapatan Negara melalui pendapatan dari ekspor CPO namun kerusakan hutan untuk keperluan perluasan lahan sawit tanpa memperhatikan faktor lingkungan dapat merusak plasma nuftah, perubahan lingkungan dan dapat merubah iklim suatu daerah sehingga bahaya banjir dan kekeringan menjadi lebih mudah terjadi.

Dalam keberlanjutan harus terdapat keseimbangan antara input dan output. Dengan kata lain, diasumsikan bahwa modal, tenaga kerja, lahan dan input-input lingkungan lainnya adalah berlanjt secara efektif. Dalam hal yang sama, diasumsikan pula bahwa manusia menjadikan barang dan jasa dimungkinkan untuk dapat saling menggantikan bagi lingkungan. Layanan lingkungan yang paling kritis adalah kondisi dasar yang menyokong kehidupan di bumi yaitu stabilitas iklim (suhu, curah hujan dan sebagainya), pasokan pangan (rantai makanan), dan penanganan limbah serta daur ulang bahan.

Siklus iklim dapat dipantau dari suhu, lapisan ozon, siklus karbon – oksigen, siklus nitrogen, siklus air, pelestarian hutan, kesuburan tanah dan biodiversitas. Peningkatan suhu saat ini dianggap telah menyebabkan pencairan es di kutun yang mengakibatkan permukaan air laut naik. Peningkatan suhu juga dapat menyebabkan perubahan arah angin sehingga terjadinya angin besar menjadi lebih sering terjadi dan banjir yang tak terelakkan. Kerusakan lapisan ozon menyebabkan sinar ultra violet menerobos kepermukaan bumi dan menyebabkan beberapa perubahan genetic pada organisme. Siklus karbon – oksigen menjadi penting diperhatikan karena kebutuhan oksigen bagi kehidupan manusia akan semakin terbatas jika produksi karbon dioksida terus meningkat akibat perkembangan industry dan tidak diimbangi dengan ketersediaan tanaman penyerap karbon dioksida yang mengubahnya menjadi biomass. Begitu juga dengan siklus nitrogen dan siklus air.

Rantai makanan merupakan siklus alam yang seharusnya dijaga karena hilangnya salah satu unsur dalam rantai  tersebut dapat menjadikan tidakterkendalinya unsur yang lain dan bahkan dapat mengganggu siklus lainnya. Campur tangan manusia dengan penggunaan bahan kimia sering menjadikan perubahan rantai makanan yang tidak terduga. Penanganan limbah dan daur ulang bahan merupakan keharusan agar keberlanjutan pasokan bahan baku dapat terjadi.

Aktivitas manusia sering bersifat degradatif dan tidak bersifat berkelanjutan. Sebagai contoh, aktivitas yang secara lingkungan tidak berkelanjutan adalah ekstraksi dan penggunaan bahan bahan bakar fosil. Penggunaan minyak bumi untuk industry kimia dan plastic, penambangan logam sering merusak secara besar-besaran untuk mengambil bahan di dalamnya yang relative sedikit.

Tren kekinian dari aktivitas ekonomi yang tidak mendukung keberlanjutan secara taksonomi ekonomi adalah:

  1. Sector primer mencakup ekstraksi bahan baku (pertambangan, pertanian, kehutanan dan sebagainya), proses-proses fisis untuk memperbanyak jumlah bahan baku murni kasar dan pembuangan limbah (destilasi petroleum kasar, pengupasan buah dan sebagainya) dan proses – proses kimia atau termal (penyangraian, dehidrogenasi, pulping kayu,pemasakan dan pemanggangan produk – produk makanan dan sebagainya). Output dari sector primer adalah bahan akhir, termasuk minyak, komoditi kimia dan elektrik.
  2. Sektor sekunder mencakup proses konversi (pembentukan, penggabungan, pelapisan, pengecatan, pencetakan dan sebagainya) pada bahan akhir menjadi produk manufaktur.
  3. Sektor tersier adalah berupa jasa bukan produk, layanan yang mungkin dihasilkan orang (misal perawat atau guru) atau layanan seperti transportasi dan komunikasi.

Deteksi cepat mikroorganisme penghasil biosurfaktan

Pada uji drop-collpse, setetes suspensi sel ditempatkan pada permukaan yang dilapisi minyak. Tetesan yang mengandung Biosurfaktan akan hancur, sedangkan tetesan non-surfaktan tetap stabil. Dalam studi ini, biosurfaktan rhamnolipid yang diproduksi oleh Pseudomonas aeruginosa digunakan sebagai surfaktan anionik. Deterjen pencuci tangan cair krim (mengandung natrium sulfat lauroyl), SDS (sodium dodecyl sulfat) yang diencerkan digunakan sebagai suspense dan air suling digunakan sebagai kontrol suspensi.
Dua jenis minyak lapisan diuji dengan metode drop-collapse. Minyak ini adalah minyak mineral dan minyak kedelai. Pelat microwell polistiren (12 – 8 cm) dan digunakan jarum suntik kaca 10 mikroL (Hamilton mikroL syringe 701-N 80.300). Lempeng itu berisi sumuran dengan diameter 8mm dan kedalaman 0,30 mm.
Setiap sumuran dilapisi dengan minyak mineral 7 mikroliter dan dibiarkan selama 24 jam pada suhu kamar. Setelah itu, 20 mikroliter supernatan, dan 20 mikroliter setiap larutan kontrol ditambahkan ke setiap sumuran dengan jarum suntik dengan sudut 45 C. Setelah 1 menit, tetesan diperiksa secara visual. Jarum suntik itu dibilas tiga kali dengan air suling, tiga kali dengan alkohol dan tiga kali dengan eter antara setiap pengukuran. Semua percobaan diulang tiga kali

Pustaka:

Tugur, T and E. Cansunar. 2005. Detecting surfactant-producing microorganisms by the drop-collapse test. World Journal of Microbiology & Biotechnology 21: 851 – 853.

Bioteknologi dan Lingkungan (1)

Sumber: Hanife Buyukgungor and Levent Gurel. The role of biotechnology on the treatment of wastes. African Journal of Biotechnology Vol. 8 (25), pp. 7253-7262, 29 December, 2009

Pendahuluan

Di antara teknologi baru yang muncul sejak tahun 1970, adalah bioteknologi yang menarik perhatian besar. Hal ini terbukti bioteknologi mampu menghasilkan kekayaan yang sangat besar dan mempengaruhi setiap sektor ekonomi yang signifikan. Bioteknologi secara substansial sudah perberan dalam kesehatan, produksi dan pengolahan pangan; pertanian dan kehutanan, perlindungan lingkungan dan produksi bahan kimia.

Dalam bioteknologi, bahan biologis digunakan untuk mewujudkan produk dalam skala komersial. Sebagai akibat peningkatan kepentingan proses-proses bioteknologi, banyak institusi dan kelompok kerja mendefinisikan bioteknologi secara terpisah.

Bioteknologi didasarkan pada banyak disiplin ilmu seperti biokimia, mikrobiologi, genetika, zoologi, botani, fisika, teknik kimia, makanan, teknik, dll. Menurut definisi dari Karl Ereky yang menggunakan istilah ini pada tahun 1919 untuk pertama kalinya, bioteknologi adalah suatu proses bahan baku yang dikonversi menjadi produk baru dengan memanfaatkan potensi organisme hidup

Federasi Bioteknologi Eropa mengusulkan definisi untuk bioteknologi. Dalam definisi ini, bioteknologi adalah “integrasi ilmu alam dan rekayasa untuk mencapai penerapan organisme, sel, bagiannya dan analog molekuler untuk produk dan jasa”. Fitur multidisiplin bioteknologi telah ditekankan dalam deskripsi ini.

Definisi lain dari bioteknologi diberikan pada laporan OECD yang disusun pada tahun 2005. Menurut laporan ini, bioteknologi adalah aplikasi ilmu pengetahuan dan teknologi untuk organisme hidup, serta bagian, produk dan model itu, untuk mengubah bahan hayati maupun non-hidup untuk produksi pengetahuan, barang dan jasa. Organisme hidup dalam definisi meliputi mikroorganisme, enzym, sel-sel hewan dan tumbuhan. Dalam deskripsi, istilah “barang” mengungkapkan produk-produk industri tentang makanan, minuman, narkoba dan zat biokimia. Istilah “jasa” yang disebutkan di atas menjelaskan perlakuan pencemaran lingkungan. Pada penggunaan bioteknologi untuk pengolahan bahan limbah, ada definisi yang lebih cocok untuk bioteknologi dalam laporan OECD. Bioteknologi didefinisikan sebagai “bioreaktor fermentasi menggunakan, Bioprocessing, bioleaching, biopulping, pemutihan, biodesulphurisation, bioremediasi, biofiltrasi dan fitoremediasi”

Metode yang rumitt dan mahal diperlukan untuk mencegah pencemaran lingkungan dan pengolahan limbah. Karena itu, studi penelitian dilakukan terus menerus pada proses baru. Diantara studi penelitian, proses mikrobiologi adalah salah satu topik yang paling menarik. Tujuan dari proses ini adalah degradasi limbah dan terjadinya produk baru. Organisme hidup yang digunakan dalam metode ini adalah khamir, bakteri, jamur dan alga. Produk dan bahan limbah olahan diperoleh dengan proses-proses tersebut sangat berbeda dan keanekaragaman pameran mereka dari satu negara ke negara lain

Bioteknologi memiliki aplikasi diberbagai bidang mulai dari pengolahan limbah sampai pengobatan kanker. Lingkungan yang bersih, metode diagnosis dan perawatan medis yang maju, produk yang lebih baik dan sumber daya energi alternatif dapat dipertimbangkan sebagai manfaat dari bioteknologi. Saat ini, pencemaran lingkungan merupakan salah satu masalah yang paling penting di semua negara dunia. Bioteknologi menawarkan banyak metode perlakuan untuk mengatasi masalah pencemaran.

Rumput Laut di Lembar Kertas

01 January 2008

Kertas diproses dari limbah agar-agar tanpa bahan kimia, berserat agalosa yang homogen, massal dan ramah lingkungan

Seorang lelaki tinggi besar berpotongan rambut crew cut menyodorkan selembar kertas di depan Trobos dan beberapa kuli tinta lainnya. Tak ada yang ajaib pada kertas putih bersih tersebut. Hanya saja ketika diraba, permukaan kertas itu lebih halus, seperti kertas mahal yang dipakai majalah Time. Churl Hak You¯nama lelaki itu¯mengatakan, kertas itu memang bukan kertas biasa yang berbahan baku kayu, melainkan kertas yang dihasilkan dari rumput laut klas algae merah (Rhdophyta). You yang berkebangsaan Korea Selatan kemudian berkisah, suatu hari agar-agar yang menjadi menu dietnya jatuh ke lantai rumahnya. Dia punguti ceceran makanan kenyal itu yang sekilas mirip bubuk kertas. Di saat itu pula otaknya bekerja lalu sampai pada pertanyaan, ”Mengapa agar-agar ini tidak dibuat kertas?” ujarnya.

You yang sebenarnya tamatan fakultas sastra lantas mencari referensi jenis rumput laut yang bisa menjadi bahan baku pulp atau bubur kertas. Untuk itu, You rela menjelajah Amerika, Jepang, China,Vietnam dan Thailand. Akhirnya pada 2003, dia mendapat paten dari Korea dan Amerika tentang proses produksi kertas berbahan baku algae merah (Gelidium amansii dan Pterocladia lucia). Sayangnya, di Negeri Ginseng yang subtropis, algae merah cuma bisa panen saat musim panas, Mei dan Juni. Fakta tersebut menuntun langkahnya sampai di Indonesia dan bertemu Grevo S Gerungan, dosen Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan dari Universitas Sam Ratulangi, Manado. Panen Sepanjang Tahun Sejak 2006 You dan Grevo melakukan budidaya algae merah di pesisir Nusa Lembongan, Bali dan Lombok. “Kami bekerjasama dengan Departemen Kelautan dan Perikanan (DKP) juga dengan Balai Budidaya Laut (BBL) Lombok,” kata You. Di Indonesia, budidaya algae merah bisa dipanen sepanjang tahun yaitu dalam waktu 70 hari dengan hasil 4 kali biomass bibit. Yang menggembirakan lagi, “Dari hasil survei kami, sepanjang pantai selatan mulai dari Pamengpeuk (Garut) sampai Kupang (NTT) sangat berpotensi untuk budidaya algae merah”. Tak heran jika kemudian You mendirikan perusahaan Pegasus Internasional guna mendanai riset di Lombok. Dan Samsung Corporation, konglomerat asal Korsel berada di belakangnya. “Sekarang kami sedang menangani Ptilophora, Pterocladia capillacea (Gelidium) dan satu jenis lagi yang akan dikembangkan, nama lokalnya beludru,” imbuh Grevo. Saat ini, katanya, telah ada 5000 thallus benih. Sementara untuk keperluan budidaya dibutuhkan 100 ribu thallus per-hektar lahan. Grevo mengaku, proses pembenihan ini tidak mudah karena masih harus mengambil dari alam. “Kita butuh waktu sampai 3 tahun untuk mendapatkan 5000 thallus benih, itu pun dengan berkali-kali gagal,” ucapnya. Untuk pengembangan selanjutnya akan dibangun satu pabrik pulp di setiap 500 hektar lahan. Grevo memperkirakan, setiap hektar lahan akan butuh 2 petani. Setiap hektar akan menghasilkan 200 ton rumput laut per-tahun. Pulp yang bisa dihasilkan mencapai 30% dari rumput laut kering. You menambahkan, dana pembangunan satu pabrik pulp mencapai US$ 2 juta atau sekitar Rp 18 miliar. Meski demikian, masyarakat juga bisa membuat pabrik ini karena teknologinya sederhana. “Seperti menggunakan mesin mixer,” jelas You. Grevo memprediksi pada awal 2009 sudah bisa terealisasi. Disain pabrik rencananya akan mengambil dari Jepang. Tak Ada Limbah Proses pembuatan kertas dari rumput laut, tidak berbeda dari pembuatan kertas dari kayu. Ada lima proses pokok, yakni penyiapan bahan baku, pemasakan rumput laut, ekstraksi rumput laut, pemutihan dan pencetakan Secara runtut, proses produksi dimulai dari panen rumput laut merah, kemudian dijemur, dibersihkan, dan dipotong-potong. Lalu dimasukan dalam tungku dan dimasak pada suhu tinggi (boiling), sehingga keluar ekstrak “inti” berupa agar untuk pangan. Ampas rumput laut—yang telah diambil agarnya—kemudian diputihkan (bleaching) lalu dihancurkan jadi bubur rumput laut merah (pulp). Bubur inilah yang kemudian diolah jadi kertas. “Industri kertas ini tidak bersaing dengan industri agar-agar. Kita jusru memanfaatkan limbah agar-agar,” ujar Grevo

Bila dibandingkan, proses produksi kertas dari kayu, sarat akan bahan kimia seperti NaOH dan Na2S (untuk memisahkan serat selulosa dari bahan organik). Dan, berefek gas yang berbau dan mengandung hidrogen sulfida (H2S), methyl mercaptan (CH3SH), dimethyl sulphide (CH3SH3), dimethyl disulphide (CH3S2CH3) dan senyawa gas sulfur. Hal inilah yang membuat operasional pabrik kertas berbahan baku kayu hampir selalu berbenturan dengan kepentingan lingkungan hidup. Sementara pengolahan produksi kertas dari rumput laut, diproses nyaris tanpa bahan kimia selain pemutihan dengan klorin. Dan yang terpenting, menurut You, hampir tidak ada limbah yang keluar, sehingga tidak berdampak bagi kesehatan.

Selengkapnya baca Majalah TROBOS edisi Januari 2008