Cara menanggulangi sampah

secara kimia dengan mikroorganismeMikroorganisme atau mikroba adalah mikroorganisme hidup yang berukuran sangat kecil dan hanya dapat diamati dengan menggunakan mikroskop. Mikroorganisme ada yang tersusun atas satu sel (uniseluler) dan ada yang tesusun atas beberapa sel (multiseluler). Walaupun mikroorganisme uniseluler hanya tersusun atas satu sel, namun mikroorganisme tersebut menunjukkan semua karakteristik organisme hidup, yaitu bermetabolisme, bereproduksi, berdiferensiasi, melakukan komunikasi, melakukan pergerakan dan berevolusi.
Organisme yang termasuk ke dalam golongan mikroorganisme adalah bakteri, archaea, fungi (kapang dan khamir), protozoa, alga mikroskopik, dan virus. Virus, bakteri, dan archaea termasuk ke dalam golongan prokariot, sedangkan fungi, protozoa, alga mikroskopik termasuk ke dalam golongan eukariot.
Mikroorganisme ini hidupnya cosmopolitan artinya terdapat di mana-mana, baik di udara, tanah, air, makanan, minuman ataupun lainnya. Interaksinya baik sesama mikroorganisme ataupun dengan organisme lain dapat berlangsung dengan cara aman, dan menguntungkan, maupun merugikan.
Mikroorganisme cenderung diasosiasikan dengan penyakit-penyakit infeksi ataupun pembusukan makanan. Akan tetapi, mayoritas mikroorganisme justru memberikan kontribusi bagi keseimbangan ekosistem lingkungan hidup, khususnya bagi kesejahteraan manusia.
Beberapa contoh peranan mikroorganisme yang menguntungkan bagi kesejahteraan manusia antara lain :

1.      1. Daur ulang elemen-elemen vital
Elemen-elemen kimia seperti karbon, nitrogen, oksigen, sulfur, dan fosfor bersifat esensial untuk kehidupan dan jumlahnya sangat banyak, namun tidak dapat digunakan oleh organism secara langsung.
Mikroorganisme berperan mengubah elemen-elemen tersebut menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh hewan dan tumbuhan, misalnya dengan mendekomposisi limbah organic menjadi CO2, Nitrogen dari udara harus diubah menjadi ammonia oleh mikroorganisme untuk dapat digunakan tanaman dan hewan. Contoh mikroorganisme penambat Nitrogen adalah Rhizobium, Bradyrhizobium, Azorhizobium, Azzolla, Frankia, Azotobacter, Azospirillum, alga hijau biru, dll.
2.      2. Penanganan limbah


Penanganan limah merupakan proses yang mengkombinasikan proses kimia dan fisika yang melibatkan mikroorganisme. Secara fisik, bahan padat seperti kayu, kertas, gelas, dan plastic dipisahkan dari sampah secara organic.Secara kimia, bakteri akan mengubah sampah organic menjadi karbon dioksida, nitrat, fosfat, sulfat, ammonia, hydrogen sulfide, dan metan. Proses pengomposan dilakukan dengan menggunakan mikroorganisme termofilik untuk mendegradasi sampah-sampah organic menjadi pupuk alam (humus).
Limbah pertanian seperti insektisida dan herbisida sulit didegradasi oleh mikroorganisme sehingga terakumulasi dilingkungan dan menyebabkan kerusakan lingkungan. Banyak penelitian diarahkan untuk mencari, mengisolasi, dan mengembangkan mikroorganisme yang memiliki kemampuan untuk mendegradasi limbah yang selama ini dikenal sulit untuk didegradasi.
3.      3. Bioteknologi modern dan rekayasa genetik

Bioteknologi dan rekayasa genetik dalam bidang kesehatan banyak diarahkan untuk terapi gen. Terapi gen dilakukan dengan cara menyisipkan gen yang hilang atau mengganti gen yang rusak pada sel manusia menggunakan virus nonpatogen. Virus nonpatoge ini berfungsi untuk membawa gen yang akan disisipkan ke dalam kromosom sel inang.
Sejak tahun 1990, terapi gen telah digunakan untuk pengobatan pasien defisiensi ADA (adenosin deaminase) yang menyebabkan penyakit kombinasi defisiensi imun yang parah (severe combined immunodeficiency disease, SCID). Terapi gen juga digunakan pada pasiedn dengan defisiensi reseptor LDL (low dednsity lipoprotein) yang menyebabkan LDL tidak dapat memasuki sel sehingga kadar LDL dalam darah tinggi. Hal tersebut menyebabkan risiko aterosklerosis dan penyakit jantung koroner (PJK). Di massa depan beberapa penyakit juga dapat disedmbuhkan dengan terapi gen, misalnya penyakit hemofilia, diabetes, sickle-cell anemia, dll.
Rekayasa genetik dibidang farmasi antara lain dilakukan dengan pembuatan edible vaccine, yaitu vaksin yang dapat dimakan. Hal tersebut dapat dilakukan dengan rekayasa mikroorganisme dan tanaman tertentu sehingga dihasilkan tanaman yang sekaligus mengandung vaksin yang dapat dikonsumsi dengan cara dimakan.
4.      4. Farmasi dan kesehatan
Mikrobiologi dalam bidang kesehatan difokuskan pada penemuan substansi-substansi yang dapat menghancurkan mikroorganisme patogen tanpa menyebabkan hewan atau manusia terinfeksi. Pengobatan infeksi menggunkan substansi kimia disebut kemoterapi. Agen kermoterapi yang berasal dari bahan-bahan kimia dan dibuat dilaboratorium disebut obat sintetik, sedangkan bahan-pbahna kimia yang secara alami diproduksi oleh mikroorganisme untuk menghambat patogenitas mikroorganisme yang lain disebut antibiotik.
Selain sebagai sumber antibiotik, mikroorganisme juga dapat dimanfaatkan sebagai vaksin. Beberapa vaksin dikembangkan dari strain mikroorganisme yang tidak patogen (avirulen), yang disuntikan untuk menstimulasi imun imunitas terhadap strain mikroorganisme virulen yang telah dimatikan.
Beberapa jednis mikroorganisme, seperthi species bakteri dari genus Pseudomonas dan Propionibacterium diketahui dapat mempropduksi vitamin B12 (kobalamin). Vitamin lainnya yaitu B2 (riboflavin), dihasilkan dari proses fermentasi fungi Ashbya gossypii. Vitamin C (asam ascorbat) diproduksi oleh species Acetobacter melalui proses modifikasi glukosa kompleks.
Beberapa jenis ednzim juga diketahui dihasilkan dari mikroorganisme. Enzim α-amilase yang banyak digunakan dalam industri sabun cuci (detergen) dipropduksi oleh Aspergillus spp. Enzim selulosa yang digunakan dalam industri kertas, diproduksi oleh Trichoderfma viridae. Enzim protease yang berguna untuk mengempukan daging dan juga digunakan dalam industri penyamakan kulit dihasilkan oleh Aspergillus oryzae.
Sebagian kecil mikroorganisme bersifat patogen. Mikroorganisme alami dal;am tubuh kita disebut mikroorganisme normal atau flora norfmal. Meskipun flora normal ini tidak patogen, namun dalam keadaan tertentu dapat bersifat patogen dan menimbulkan penyakit infeksi. Contoh mikroorganisme patogen adalah bakteri staphylococcus aureus dan E.coli O157:H7 yang menyebabkan diare, Shigella dysentriae yang menyebabkan disentri, khamir Candida albicans yang menyebabkan keputihan, kapang Aspergillus flavus yang menghasilkan aflatoksin yang dapat meracuni makanan, virus Ebola yang menyedbabkan penyakit Ebola, human immunodeficiency virus yang menyebabkan penyakit AIDS, protozoa Toxoplasma gondii yang menyebabkan toksoplasmosis, dan sebagainya.
http://mikrobiologifa1stfb.blogspot.com/

Biodegradasi Hidrokarbon

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 (Shechan dalam Nugroho, 2006).

Senyawa hidrokarbon dalam minyak bumi merupakan sumber karbon bagi pertumbuhan mikroorganisme, sehingga senyawa tersebut dapat didegradasi dengan baik (Nugroho, 2006).

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 (Hadi, 2003).

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 (Hadi, 2003).

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 (Hadi, 2003).

1.      Jenis Hidrokarbon yang Didegradasi Mikroba (Hadi, 2003).

a.       Hidrokarbon Alifatik

Mikroorganisme pedegradasi hidrokarbon rantai lurus dalam minyak bumi ini jumlahnya relatif kecil dibanding mikroba pendegradasi hidrokarbon aromatik. Di antaranya adalah Nocardia, Pseudomonas, Mycobacterium, khamir tertentu, dan jamur. Mikroorganisme ini menggunakan hidrokarbon tersebut untuk pertumbuhannya. Penggunaan hidrokarbon alifatik jenuh merupakan proses aerobik (menggunakan oksigen). Tanpa adanya O₂, hidrokarbon ini tidak didegradasi oleh mikroba (sebagai pengecualian adalah bakteri pereduksi sulfat).

Langkah pendegradasian hidrokarbon alifatik jenuh oleh mikroorganisme meliputi oksidasi molekuler (O₂) sebagai sumber reaktan dan penggabungan satu atom oksigen ke dalam hidrokarbon teroksidasi.

Gambar 2.1. Reaksi degradasi hidrokarbon alifatik

(Sumber: Hadi, 2003)

b.      Hidrokarbon Aromatik

Banyak senyawa ini digunakan sebagai donor elektron secara aerobik oleh mikroorganisme seperti bakteri dari genus Pseudomonas. Metabolisme senyawa ini oleh bakteri diawali dengan pembentukan Protocatechuate atau catechol atau senyawa yang secara struktur berhubungan dengan senyawa ini. Kedua senyawa ini selanjutnya didegradasi menjadi senyawa yang dapat masuk ke dalam siklus Krebs (siklus asam sitrat), yaitu suksinat, asetil KoA, dan piruvat. Gambar 2 menunjukkan reaksi perubahan senyawa benzena menjadi catechol.

Gambar 2.2 Reaksi degradasi hidrokarbon aromatic

(Sumber: Hadi, 2003)

2.      Faktor Pembatas Biodegradasi

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.

 PUSTAKA

     Nugroho, A. 2003. Bioremidiasi Hidrokarbon Minyak Bumi. Jakarta: Bumi Aksara

     Hadi, S N. 2003. Degradasi Minyak Bumi via “Tangan” Mikroorganisme.

Diaksesdari http://www.chemistry.org/artikel_kimia/kimia_material/degradasi_minyak_bumi_via_tangan_mikroorganisme/.

Biodegradasi Hidrokarbon

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 (Shechan dalam Nugroho, 2006).

Senyawa hidrokarbon dalam minyak bumi merupakan sumber karbon bagi pertumbuhan mikroorganisme, sehingga senyawa tersebut dapat didegradasi dengan baik (Nugroho, 2006).

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 (Hadi, 2003).

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 (Hadi, 2003).

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 (Hadi, 2003).

1.      Jenis Hidrokarbon yang Didegradasi Mikroba (Hadi, 2003).

a.       Hidrokarbon Alifatik

Mikroorganisme pedegradasi hidrokarbon rantai lurus dalam minyak bumi ini jumlahnya relatif kecil dibanding mikroba pendegradasi hidrokarbon aromatik. Di antaranya adalah Nocardia, Pseudomonas, Mycobacterium, khamir tertentu, dan jamur. Mikroorganisme ini menggunakan hidrokarbon tersebut untuk pertumbuhannya. Penggunaan hidrokarbon alifatik jenuh merupakan proses aerobik (menggunakan oksigen). Tanpa adanya O₂, hidrokarbon ini tidak didegradasi oleh mikroba (sebagai pengecualian adalah bakteri pereduksi sulfat).

Langkah pendegradasian hidrokarbon alifatik jenuh oleh mikroorganisme meliputi oksidasi molekuler (O₂) sebagai sumber reaktan dan penggabungan satu atom oksigen ke dalam hidrokarbon teroksidasi.

Gambar 2.1. Reaksi degradasi hidrokarbon alifatik

(Sumber: Hadi, 2003)

b.      Hidrokarbon Aromatik

Banyak senyawa ini digunakan sebagai donor elektron secara aerobik oleh mikroorganisme seperti bakteri dari genus Pseudomonas. Metabolisme senyawa ini oleh bakteri diawali dengan pembentukan Protocatechuate atau catechol atau senyawa yang secara struktur berhubungan dengan senyawa ini. Kedua senyawa ini selanjutnya didegradasi menjadi senyawa yang dapat masuk ke dalam siklus Krebs (siklus asam sitrat), yaitu suksinat, asetil KoA, dan piruvat. Gambar 2 menunjukkan reaksi perubahan senyawa benzena menjadi catechol.

Gambar 2.2 Reaksi degradasi hidrokarbon aromatic

(Sumber: Hadi, 2003)

2.      Faktor Pembatas Biodegradasi

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.

 PUSTAKA

     Nugroho, A. 2003. Bioremidiasi Hidrokarbon Minyak Bumi. Jakarta: Bumi Aksara

     Hadi, S N. 2003. Degradasi Minyak Bumi via “Tangan” Mikroorganisme.

Diaksesdari http://www.chemistry.org/artikel_kimia/kimia_material/degradasi_minyak_bumi_via_tangan_mikroorganisme/.

ALIFATIK DAN AROMATIK

senyawa hidrokarbon merupakan senyawa karbon yang paling sederhana. Dari namanya, senyawa hidrokarbon adalah senyawa karbon yang hanya tersusun dari atom hidrogen dan atom karbon. Dalam kehidupan sehari-hari banyak kita temui senyawa hidrokarbon, misalnya minyak tanah, bensin, gas alam, plastik dan lain-lain.

Sampai saat ini telah dikenal lebih dari 2 juta senyawa hidrokarbon. Untuk mempermudah mempelajari senyawa hidrokarbon yang begitu banyak, para ahli mengolongkan hidrokarbon berdasarkan susunan atom-atom karbon dalam molekulnya.

Berdasarkan susunan atom karbon dalam molekulnya, senyawa karbon terbagi dalam 2 golongan besar, yaitu senyawa alifatik dan senyawa siklik. Senyawa hidrokarbon alifatik adalah senyawa karbon yang rantai C nya terbuka dan rantai C itu memungkinkan bercabang. Berdasarkan jumlah ikatannya, senyawa hidrokarbon alifatik terbagi menjadi senyawa alifatik jenuh dan tidak jenuh.

- Senyawa alifatik jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya hanya berisi ikatan-ikatan tunggal saja. Golongan ini dinamakan alkana.

Contoh senyawa hidrokarbon alifatik jenuh:

- Senyawa alifatik tak jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya terdapat ikatan rangkap dua atau rangkap tiga. Jika memiliki rangkap dua dinamakan alkena dan memiliki rangkap tiga dinamakan alkuna. Contoh senyawa hidrokarbon alifatik tak jenuh:

- Senyawa hidrokarbon siklik adalah senyawa karbon yang rantai C nya melingkar dan lingkaran itu mungkin juga mengikat rantai samping. Golongan ini terbagi lagi menjadi senyawa alisiklik dan aromatik.

· senyawa alisiklik yaitu senyawa karbon alifatik yang membentuk rantai tertutup.

· Senyawa aromatik yaitu senyawa karbon yang terdiri dari 6 atom C yang membentuk rantai benzena.

http://sahri.ohlog.com/senyawa-hidrokarbon.oh84970.html

sumber hidrokarbon

Sumber Hidrokarbon

v  Gas Alam dan Minyak Bumi

·         Gas alam terbentuk oleh peluruhan anerobik (peluruhan tanpa adanya udara) tumbuhan.

Komponen gas alam yaitu metana, etana dan propana bersama nitrogen dan karbondioksida, kadang-kadang mengandung helium.

·         Minyak bumi (petroleum) terbentuk dari peluruhan dan hewan yang agaknya berasal dari laut.

Minyak bumi mentah/ minyak mentah adalah campuran rumit senyawa alifatik dan aromatik, termasuk pula senyawa sulfur dan nitrogen (1-6 %).

Memisahkan komponen dari dalam minyak mentah disebut refining (kilang).

Tahap pertama yaitu suatu distilasi fraksional, dimana fraksi yang ditampung adalah sbb:

Jangka t.d (C)	Banyaknya atom karbon	Nama	Penggunaan
dibawah 30	1 – 4	Fraksi gas	Bahan bakar pemanas
30 - 180	5 – 10	Bensin	Bahan bakar mobil
180 - 230	11 - 12	Minyak tanah	Bahan bakar jet
230 - 305	13 – 17	Minyak gas	Bahan bakar diesel, pemanas
305 - 405	18 - 25	Minyak gas berat	Bahan bakar pemanas

v  Batubara

Batubara dibentuk dari peluruhan tumbuhan oleh bakteri dibawah aneka ragam tekanan.

Batubara dikelompokkan menurut kadar karbonnya, yaitu:

·         Antrasit  (batubara keras mengandung kadar karbon tinggi)

·         Batubara bitumen (lunak)

·         Lignit

·         Gambut

Batubara dapat diubah menjadi bahan bakar sintetis (gas bakar dan bahan bakar cair).

Pengubahan batubara menjadi gas bakar disebut gasifikasi batubara, sedangkan pengubahan batubara menjadi bahan bakar cair disebut pencairan (liquiefaction) batubara.

Ø  Gasifikasi batubara

Biasanya gasifikasi batubara menggunakan proses Lugi (Jerman), dimana batubara diolah dengan kukus bertemperatur tinggi untuk menghasilkan gas sintesis ( CO +  H). Gas sintesis ini sangat tidak efisien lagipula CO bersifat racun sehingga gas ini diolah lebih lanjut dengan hidrogen tambahan untuk menghasilkan metana.

C   +   HO    CO   +   H   CH  +    HO

Ø  Pencairan batubara

Pencairan batubata mengubah batubara tersebut menjadi alkana cair. Proses klasik pengubahan ini adalah sintesis Fischer-Thropsch (Jerman pada Perang Dunia II).

C   +   HO    CO   +   H alkana   +   HO

Masalah :

Fraksi bensin dari penyulingan ini terlalu sedikit dan kualitasnya rendah.

Untuk meningkatkan kualitas dan kuantitas bensin, dilakukan proses kertakan (cracking) dan reformasiterhadap fraksi-fraksi bertitik didih tinggi. bagaimana prosesnya?