Apa yang dimaksud dengan Biodegredasi?

Sakura_Haru · October 12, 2019, 12:12pm

Biodegradasi adalah terjadinya perubahan senyawa kimia menjadi komponen yang lebih sederhana melalui bantuan mikroorganisme. Biodegradasi alkilbenzena sulfonat dalam sel bakteri, dijelaskan Wignyanto bahwa setelah molekul surfaktan deterjen masuk ke dalam sel, kemudian diurai didalam lisosom sel. Alkilbenzena sulfonat akhirnya terurai menjadi potongan melalui karbon, natrium, sulfur dan cincin aromatis yang sudah tercerai berai sehingga toksiknya menurun bahkan hilang sama sekali. Faktor yang mempengaruhi penguraian alkilbenzena sulfonat adalah faktor abiotik meliputi pH, potensial listrik, zat penghambat, induktor dan ion mineral serta abiotik yakni faktor genetis bakteri pengurai.

Biodegradasi kemudian harus dilanjutkan dengan bioremediasi karena bioremediasi inilah yang akan menyelesaikan masalah di lapang. Bioremediasi merupakan teknik memperbaiki lingkungan dengan memanfaatkan organisme untuk entransformasikan substansi organik menjadi molekul sederhana yang tidak toksik.

Ane_Mia · October 12, 2019, 12:25pm

Biodegradasi

Proses Biodegradasi

Biodegradasi merupakan proses alami oleh mikroorganisme yang menggunakan hidrokarbon sebagai sumber makann dan menghasilkan karbondioksida, air, biomassa, dan senyawa oksidasi lain dari hasil metabolismenya.

Proses biodegradasi merupakan salah satu oksidasi dasar, dimana enzim bakteri mengkatalisis penempatan oksigen ke dalam hidrokarbon, sehingga molekul dapat digunakan dalam metabolisme seluler. Beberapa molekul didegradasi secara lengkap menjadi CO2 dan H2O, sedangkan yang lain diubah dan digabungkan menjadi biomassa. Parafinik atau fraksi alifatik merupakan fraksi yang paling mudah didegradasi oleh mikroba, sedangkan fraksi naftenik dan aromatik dengan berat molekul lebih tinggi lebih sulit didegradasi.

Keberhasilan proses biodegradasi banyak ditentukan oleh aktivitas enzim. Untuk itu perlu dicari mikroorganisme yang berpotensi menghasilkan enzim pendegradasi hidrokarbon, kemudian aktivitasnya dioptimasikan dengan pengaturan kondisi dan penambahan suplemen yang sesuai.

Disamping faktor lingkungan, pertumbuhan mikroorganisme banyak ditentukan oleh nutrien yang tersedia. Pada dasarnya semua mikroorganisme memerlukan karbon sebagai sumber energi untuk aktivitasnya. Dalam kaitan ini sumber C telah tersedia dari hidrokarbonnya sendiri. Senyawa lain yang menjadi faktor pembatas, yaitu N dan
P. Kadar kedua unsur ini banyak menentukan aktivitas mikroorganisme, terutama dalam pertumbuhan dan biosintesis unsur pokok bakterial. Nitrogen merupakan unsur pokok protein dan asam nukleat, yaitu unsur makro yang berperan dalam pertumbuhan, perbanyakan sel, dan pembentukan dinding sel.

Fosfor merupakan komponen utama asam nukleat dan lemak membran sel yang berperan dalam proses pemindahan energi secara biologi. Fosfor berguna untuk pembentukan asam amino, transpor energi dan pembentukan senyawa antara dalam reaksi metabolisme (Leahy dan Colwell, 1990).

Beberapa hal yang telah diketahui mengenai biodegradasi senyawa hidrokarbon menurut Cookson adalah sebagai berikut :

Biodegradasi adalah proses aerobik, membutuhkan kelembaban diatas 50% dan pH di bawah 8,5.
Senyawa hidrokarbon rantai pendek dan aromatik ringan akan menguap dan umumnya didegradasi oleh bakteri dalam kondisi terlarut.
Alkana rantai panjang lebih mudah didegradasi daripada alkana rantai pendek. Untuk mendegradasi alkana rantai pendek dibutuhkan kometabolisme.
Alifatik jenuh lebih mudah didegradasi daripada alifatik tidak jenuh. Alifatik rantai bercabang lebih sulit didegradasi daripada alifatik rantai lurus.
Tingkat kesulitan biodegradasi senyawa hidrokarbon alisiklik dan aromatik sangat bergantung pada tipe substitusi, kompleksitas strukturnya, dan untuk senyawa aromatik juga ditentukan oleh jumlah cincin dan atom heterosiklik. Peningkatan kejenuhan pada senyawa aromatik mengurangi tingkat degradasi.
Senyawa aromatik dengan 2 atau 3 cincin jauh lebih mudah didegradasi oleh bakteri dibandingkan dengan senyawa aromatik dengan cincin yang lebih banyak.

Jika diurutkan dari senyawa yang mudah didegradasi sampai yang tersulit didegradasi secara individu senyawa maka urutan tersebut adalah:

n-alkana rantai panjang
alkana bercabang
senyawa aromatik dengan berat molekul rendah
alisiklik
aromatik dengan berat molekul tinggi
senyawa polar (aspal dan resin)

Faktor-Faktor Pendukung Biodegradasi

Keberhasilan proses biodegradasi banyak ditentukan oleh aktivitas enzim. Untuk itu perlu dicari mikroorganisme yang berpotensi menghasilkan enzim pendegradasi hidrokarbon, kemudian aktivitasnya dioptimasikan dengan pengaturan kondisi dan penambahan suplemen yang sesuai. Selain menghasilkan enzim, beberapa mikroorganisme juga berpotensi dalam menghasilkan bioemulsifier atau biosurfaktan sebagai produk metabolit sekuder dalam fase pertumbuhannya. Biosurfaktan ini berfungsi dalam meningkatkan kelarutan substrat (senyawa hidrokarbon) dalam fase cair untuk lebih mudah dikonsumsi oleh mikroorganisme tersebut.

Ditemukannya mikroorganisme yang bersifat degradable terhadap buangan minyak bumi, perlu ditingkatkan aktivitasnya agar dapat berperan aktif dalam mendegradasi limbah minyak tersebut. Dalam hal ini perlu diperhatikan faktor-faktor pendukung kegiatan tersebut, yaitu antara lain kandungan air, pH dan suhu, nutrien yang tersedia, penambahan surfaktan dan ada atau tidak adanya material toksik (Udiharto, 1996).

Kandungan air sangat penting untuk hidup, tumbuh, dan aktivitas metabolik dari mikroorganisme. Tanpa air, mikroorganisme tidak dapat hidup dalam limbah minyak. Mikroba akan hidup aktif pada interfase antara minyak dengan air. Selain itu, meskipun biodegradasi hidrokarbon minyak bumi dapat berlangsung dalam kondisi anaerobik, bagaimanapun kondisi biodegradasi aerobik lebih efektif, sehingga suplai oksigen yang cukup merupakan faktor penting dalam kesuksesan terjadinya biodegradasi.

Disamping faktor lingkungan, pertumbuhan mikroorganisme banyak ditentukan oleh nutrien yang tersedia. Pada dasarnya semua mikroorganisme memerlukan karbon sebagai sumber energi untuk aktivitasnya. Dalam kaitan ini sumber C telah tersedia dari hidrokarbonnya sendiri. Senyawa lain yang menjadi faktor pembatas, yaitu N dan P. Kadar kedua unsur ini banyak menentukan aktivitas pertumbuhan mikroorganisme. Selain unsur-unsur diatas juga diperlukan adanya mineral dan unsur lain yang sesuai dan memadai (Udiharto, 1992).

Riani.Daisi · November 14, 2019, 9:26am

Biodegradasi merupakan suatu proses untuk merehabilitasi lingkungan yang telah tercemar oleh bahan kimia yang membahayakan dengan menggunakan mikroba menjadi bentuk yang lebih sederhana. Fadlilah dan Shovitri (2014) menjelaskan biodegradasi adalah proses mikroorganisme mampu mendegradasi atau memecah senyawa polimer alam dan polimer sintetik. Polimer alam seperti lignin dan selulosa, sedangkan polimer sintetik seperti polietilen dan polistiren.

Biodegradasi merupakan proses alami oleh mikroba yang mengkonsumsi hidrokarbon dan menghasilkan air, karbondioksida. Proses biodegradasi adalah suatu oksidasi dasar, enzim dari bakteri mengkatalisasi penempatan oksigen ke dalam hidrokarbon sehingga molekul dapat digunakan dalam metabolisme seluler (Bragg, Prince, Wilkinson, Atlas, 2012). Biodegradasi juga bersifat sebagai katabolisme dari suatu senyawa menjadi metabolisme pusat (Gibson, 2011).

Dalam proses biodegradasi terjadi konversi yang lengkap dari bahan-bahan kiia yang komples menjadi produk yang tereliminasi seperti air (H2O) dan karbondioksida (CO2) (Fingerman dan Nagabhushanam, 2005 dalam Sumarsono 2011). Proses biodegradasi senyawa hidrokarbon hingga sempurna melibatkan suatu kumpulan mikroba yang saling berinteraksi secara sinergik dalam bentuk konsorsium (Nugroho, 2006 dalam Sumarsono 2011). Mekanisme biodegradasi diawali dengan degradasi secara biotik yaitu fotodegradasi yang mengubah gugus rantai utama dengan adanya gugus karbonil (C=O), sehingga terjadi oksidasi karbon pada rantai polimer polietilen (Leja & Lewandowicz,2009).

Biodegradasi yang diharapkan adalah degradasi yang melibatkan senyawa mikroba, sehingga mikroba mempunyai kemampuan untuk menggunakan senyawa pestisida tersebut sebagai sumber karbon dan sumber energi untuk petumbuhannya. Pada kenyataannya menurut Bollag (1992) selain mekanisme pestisida sebagai sumber karbon dan energi, terdapat gangguan mikroba seperti transformasi kometabolik, reaksi konjugasi, dan akumulasi pestisida dalam sel mikroba itu sendiri. Hal ini dapat menyebabkan terbentuknya senyawa-senyawa baru yang lebih berbahaya dari residu pestisida itu sendiri.

Biodegradasi yang diharapkan berjalan sempurna sehingga molekul pestisida yang beracun dapat terurai menjadi senyawa anorganik yang lebih sederhana atau menjadi senyawa yang tidak berbahaya. Mekanisme degradasi hanya menyebabkan perubahan senyawa saja atau perubahan secara temporer tidak akan menghilangkan potensi racun bagi lingkungan (Suherman, 2000).

Biodegradasi senyawa hidrokarbon yang terdapat pada pestisida dipengaruhi oleh faktor fisika, kimia, dan biologi. Faktor fisika-kimia yang berpengaruh terhadap biodegradasi yaitu struktur kimia pada pestisida, konsentrasi pestisida, suhu, oksigen, pH, nutrisi, cahaya, dan tekanan osmotik (Okoh, 2006). Umumnya kecepatan degradasi pestisida oleh bakteri berlangsung optimum pada suhu 15-30°C (Zam, 2010). Faktor biologis meliputi mikroorganisme yang ada, karakter, jumlah sel, dan enzim yang dimiliki pada mikroorganisme pendegradasi tersebut.

Siswanto · November 14, 2019, 9:29am

Biodegradasi dapat diartikan sebagai proses penguraian oleh aktivitas mikroba, yang mengakibatkan transformasi struktur suatu senyawa sehingga terjadi perubahan integritas molekuler (Sumarsono, 2011). Dalam proses biodegradasi terjadi konversi yang lengkap dari bahan-bahan kimia yang komplek menjadi produk-produk yang termineralisasi seperti air (H2O) dan karbondioksida (CO2) (Sumarsono, 2011).

Sekarang telah banyak dikembangkan pestisida yang mudah terurai (biodegradable), tetapi kenyataannya masih banyak digunakan pestisida yang bersifat rekalsitran. Walaupun dalam dosis rendah, tetapi dengan terjadinya biomagnifikasi maka kandungan pestisida di lingkungan yang sangat rendah akan dapat terakumulasi melalui rantai makanan, sehingga dapat membahayakan kehidupan makhluk hidup termasuk manusia. Untuk mengatasi pencemaran tersebut, sekarang banyak dipelajari biodegradasi pestisida/ herbisida.

Proses biodegradasi pestisida dipengaruhi oleh struktur kimia pestisida, sebagai berikut :

Semakin panjang rantai karbon alifatik, semakin mudah mengalami degradasi.
Kejenuhan dan percabangan rantai hidrokarbon akan mempermudah degradasi.
Jumlah dan kedudukan atom-atom C1 pada cincinan aromatik sangat mempengaruhi degradasi. Misal 2,4 D (2,4-diklorofenol asam asetat) lebih mudah dirombak di dalam tanah dibandingkan dengan 2,4,5-T (2,4,5- triklorofenoksi asam asetat).
Posisi terikatnya rantai samping sangat menentukan kemudahan degradasi pestisida.

Kondisi lingkungan juga meliputi, tipe tanah, jumlah bahan organik tanah, suhu, lamanya tanah tersebut ditanami, curah hujan dan konsentrasi pH. Proses biodegradasi senyawa hidrokarbon sampai sempurna tidak mungkin dilakukan hanya oleh satu jenis mikroba, tetapi selalu dilakukan oleh suatu kumpulan mikroba yang saling berinteraksi secara sinergik dalam bentuk konsorsium (Sumarsono 2011).