http://ejurnal.
id/index.
php/photon Biodegradasi Hidrokarbon Crude Oil di Kawasan PT.
Bumi Siak Pusako-Pertamina Hulu menggunakan Konsorsium Bakteri Indigen Riryn Novianty*.
Yuharmen Jurusan Kimia.
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Universitas Riau Kampus Bina Widya.
Jl.
HR Soebrantas Km 12,5.
Pekanbaru 28293.
Riau.
Indonesia *Correspondence e-mail: rirynnovianty@lecturer.
Abstract Riau Province is one of the largest producing areas of crude oil.
Drilling and refining petroleum often produce waste crude oil in large quantities.
One method that can be used to degrade waste is biodegradation using a consortium of microorganisms.
This study examined the effectiveness of a consortium of indigenous bacteria in degrading hydrocarbon compounds.
Growth tests and the ability of isolates to degrade hydrocarbons were carried out by inoculating isolates in liquid Bushnell Haas media containing crude oil of about 5% and incubating for 16 days.
The potency of the indigen bacterial consortium during the degradation process is influenced by several parameters, including pH.
OD (Optical Densit.
, dan CO2 observed on days 0, 4, 8, 12 and 16 days of incubation.
KB4 is the superior consortium in degrading hydrocarbon crude oil.
Based on the analysis using GC-MS instruments, the bacteria consortium can degrade two hydrocarbon compounds in crude oil.
Keywords: Bacterial, biodegradation, consortium, crude oil Abstrak Provinsi Riau termasuk kawasan penghasil crude oil yang cukup besar, namun proses pengeboran dan pemurnian minyak bumi sering kali menghasilkan limbah crude oil dalam jumlah yang cukup banyak.
Salah satu metode yang dapat digunakan untuk mendegradasi limbah adalah biodegradasi menggunakan konsorsium mikroorganisme.
Penelitian ini bertujuan untuk menguji efektifitas konsorsium bakteri indigen dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon.
Uji pertumbuhan dan kemampuan isolat dalam mendegradasi hidrokarbon dilakukan dengan cara inokulasi isolat dalam media Bushnell Haas cair yang mengandung crude oil sebanyak 5% yang diinkubasi selama 16 hari.
Potensi konsorsium bakteri indigen selama proses degradasi dipengaruhi oleh beberapa parameter, diantaranya pH.
OD (Optical Densi.
, dan CO 2 yang diamati pada hari 0, 4, 8, 12 dan 16 hari inkubasi.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa KB 4 merupakan konsorsium paling unggul dalam mendegradasi hidrokarbon crude oil.
Berdasarkan hasil analisis hidrokarbon crude oil menggunakan instrumen GC-MS, konsorsium konsorsium bakteri dapat mendegradasi dua senyawa hidrokarbon crude oil.
Kata kunci: Bakteri, biodegradasi, crude oil, konsorsium Pendahuluan Indonesia merupakan negara yang kaya akan sumber daya alam, salah satunya adalah crude oil dengan Provinsi Riau sebagai salah satu penghasil minyak terbesar.
Pertumbuhan industri perminyakan di Riau memicu pencemaran lingkungan.
Pencemaran tersebut dapat disebabkan oleh kegiatan proses eksplorasi, produksi, pengilangan, hingga distribusi (Grifoni et al.
, 2.
Kegiatan industri perminyakan umumnya akan menghasilkan limbah di wilayah daratan yang kian meningkat sejalan dengan peningkatan aktivitas dibidang industri perminyakan.
Penanganan yang tidak tepat tentuk akan menyebabkan pencemaran lingkungan yang berbahaya bagi makhluk hidup (Adeogun & Adekunle, 2015.
Darsa et al.
, 2.
Limbah crude oil mengandung beberapa senyawa hidrokarbon alifatik dan aromatik dengan berat molekul tinggi.
Keberadaan senyawa tersebut akan menyebabkan makhluk hidup yang terdapat dalam suatu ekosistem akan keracunan karena kekurangan oksigen serta senyawa tersebut yang bersift karsinogenik (Yudono et al.
, 2.
Tingkat toksisitas hidrokarbon minyak bumi dapat bersifat akut hingga kronis.
Efek toksik akut terjadi dalam jangka waktu yang relatif pendek dan gejala yang umum terjadi adalah rusaknya sistem saraf pusat.
Sementara sifat toksik kronis dapat berlangsung dalam jangka waktu yang panjang dan akan menyebabkan kerusakan sel sumsum tulang hingga mengakibatkan kanker (Khan et al.
, 2.
Received: 3 Mei 2023.
Accepted: 20 Mei 2023 - Jurnal Photon Vol.
13 No.
DOI: https://doi.
org/10.
37859/jp.
PHOTON is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.
0 International License http://ejurnal.
id/index.
php/photon Upaya yang dapat digunakan untuk mengatasi pencemaran akibat limbah crude oil adalah dengan memanfaatkan agen biologis seperti mikroorganisme yang memiliki kemampuan untuk mengurai senyawa hidrokarbon yang terdapat pada limbah (Xu et al.
, 2.
metode tersebut dikenal dengan istilah Mikroorganisme indigen yang bersifat petrofilik merupakan biota lokal yang dapat Kemampuan mikroba pendegradasi minyak bumi dapat ditingkatkan dengan menggabungkan beberapa isolat mikroorganisme .
(Sudrajat et al.
, 2.
Mikroorganisme indigenous, baik bakteri (Antika & Novianty, 2019.
Novianty et al.
, 2020.
Novianty et al.
, 2.
maupun fungi (Novianty et al.
, 2020.
Novianty et al.
, 2021.
Sari et al.
, 2.
telah mendegradasi komponen hidrokarbon.
Senyawa toksik naftalena juga telah dilaporkan dapat didegradasi oleh bakteri (Novianty et al.
, 2022.
Novianty et al.
, 2.
dan fungi (Fitrida et al.
, 2019, 2.
Bakteri memiliki kemampuan biodegradasi dengan cepat karena komunitas mikroorganisme yang terpapar hidrokarbon sudah mengalami perubahan genetik sehingga lebih mudah beradaptasi dan lebih selektif (Katz & Everett, 2.
Beberapa penelitian yang telah dilakukan pada isolasi isolat bakteri yang mampu mengoksidasi dan degradasi berbagai macam hidrokarbon crude oil .
-alkana dan hidrokarbon aromati.
, organisme tersebut diantaranya.
Pseudomonas sp.
Bacillus sp.
(Koshlaf & Ball, 2.
Darsa et al.
, .
menyatakan bahwa aktivitas dan kemampuan mikroorganisme dalam mendegradasi hidrokarbon dapat dipantau menggunakan parameter Optical Density (OD), pH dan CO2.
Parameter tersebut dipantau pada hari 0, 4, 8, 12 dan 16 hari inkubasi.
Tujuan utama dari penelitian untuk mengevaluasi efisiensi konsorsium bakteri dalam mendegradasi limbah crude oil di PT.
Bumi Siak Pusako-Pertamina Hulu diikuti dengan analisis produk biodegradasi menggunakan GC-MS.
Metodologi Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini, antara lain Autoclave (All American Mode 25X-.
, spektrofotometer UV (Genesys 10S UV-Vi.
Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS).
Oven (Fisher Scientific Model 655F).
Incubator (Heraeus Instrument D6.
, waterbath, corong buchner, blue tip.
Laminar Air Flow Cabinet (LAFC).
Orbital shaker (Daihan Labtech CO.
LTD), corong pisah, pH meter, pipet mikro, erlenmeyer, jarum ose, timbangan analitik (Mettler AE .
, spatula dan alat-alat standar laboratorium lainnya sesuai prosedur kerja.
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain media Nutrient Agar (NA), media Nutrient Broth (NB), media Bushnell Haas terdiri dari: .
,02 g/L) CaCl2, .
g/L) KH2PO4, .
g/L) K2HPO4, .
,05 g/L) FeCl3, .
g/L) NH4NO3, .
,2 g/L) MgSO4.
7H2O dan 0,1% tween 80.
akua demineralisasi .
kua DM).
NaCl.
NaOH, indikator fenolftalein, n-heksan, aluminium foil, alkohol antiseptik 70% dan 5% crude oil .
,61 gram dalam 150 mL medi.
yang berasal dari pertambangan Badan Operasi Bersama (BOB) PT.
Bumi Siak PusakoAe Pertamina Hulu.
Kabupaten Siak.
Provinsi Riau.
Mikroorganisme yang digunakan adalah isolat bakteri Pseudomonas, sp.
, yaitu BTM2.
BTM5, dan BTM6.
Konsorsium isolat bakteri (KB) dibagi menjadi 4 variasi, antara lain: KB1 .
solat BTM2 dan BTM.
KB2 .
solat BTM2 dan BTM.
KB3 .
solat BTM5 dan BTM.
, dan KB4 .
solat BTM2.
BTM5, dan BTM.
Kontrol yang digunakan berupa media bushnell haas dengan crude oil tanpa mikroorganisme.
Prosedur Kerja Teknik isolasi konsorsium Isolat bakteri telah diremajakan terlebih dahulu pada media NA.
Media starter isolat bakteri (BTM1.
BTM4, dan BTM.
pada media NB dalam erlenmeyer 250 mL kemudian dinkubasi selama 24 jam.
Uji efektivitas biodegredasi hidrokarbon crude oil menggunakan konsorsium bakteri Media Bushnell Haas digunakan untuk uji efektivitas konsorsium dalam proses biodegradasi hidrokarbon crude oil.
Isolat diinkubasi selama 16 hari menggunakan rotary shaker dengan kecepatan 150 rpm pada suhu Kemudian, masing-masing isolat akan diinokulasi ke dalam media Bushnell Hass sesuai dengan variasi Received: 3 Mei 2023.
Accepted: 20 Mei 2023 - Jurnal Photon Vol.
13 No.
DOI: https://doi.
org/10.
37859/jp.
PHOTON is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.
0 International License http://ejurnal.
id/index.
php/photon Masing-masing inokulum akan dipantau pada 0, 4, 8, 12, dan 16 hari untuk mengukur parameter pH.
Optical Density (OD), dan kadar CO2.
Penentuan OD ditentukan dengan mengukur absorbansi melalui spektrofotometer UV-Vis dengan panjang gelombang 600 nm.
Nilai pH ditentukan menggunakan pH meter.
Estimasi kadar CO 2 ditentukan dengan cara mengambil 1 mL sampel kemudian dititrasi dengan NaOH 0,1 N dan menggunakan phenolphtalein sebagai indikator.
Titik akhir titrasi dicapai setelah terjadinya perubahan warna yang disebabkan oleh indikator.
Pengukuran berat crude oil crude oil dilakukan setelah 16 hari inkubasi menggunakan pelarut n-heksan.
Setelah ekstraksi, pelarut diuapkan dan crude oil ditimbang hingga berat konstan.
Persentase biodegradasi crude oil dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
cycyea Oe ycycye.
%yc = yeo yayaya% ycycyea Dengan B : persen biodegradasi.
BMo : berat crude oil awal .
BMn : berat crude oil setelah degradasi .
Analisis komponen hidrokarbon crude oil menggunakan GC-MS Komponen hidrokarbon yang terdapat pada crude oil setelah degradasi dianalisis menggunakan Gas Chromatograph- Mass (GC-MS).
Dengan kondisi yang diatur, temperatur awal oven 35AC hingga mencapai temperatur maksimum 325AC.
Pada fasa gerak, split mode diatur dengan temperatur awal 250AC, tekanan 1,30 psi, split ratio 100:1, split flow 55,5 mL/min, total flow: 59,1 mL/min.
Gas yang digunakan adalah helium.
Sementara kolom yang digunakan merupakan model Agilent dengan nomor 19091S-433 HP-5MS 5% fenil metil siloksan dengan maksimum temperatur 325AC dengan panjang 30 m, diameter 250 um, ketebalan layer 0,25 um.
Volume injeksi 0,2 mikroliter dengan ukuran syringe 10,0 mikroliter.
Hasil dan Pembahasan Parameter Optical Density (OD) selama proses degradasi hidrokarbon crude oil Pertumbuhan mikroorganisme dalam media bushnell haas cair dengan modifikasi pemberian crude oil 5% v/v diamati melalui parameter Optical Density (OD) pada masing-masing konsorsium dan kontrol selama waktu inkubasi 0, 4, 8, 12 dan 16 hari.
OD diukur menggunakan instrumen spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 600 nm.
Pertumbuhan sel bakteri dilihat berdasarkan kekeruhan larutan (Vanishree et , 2.
Kenaikan pertumbuhan isolat bakteri terjadi pada hari ke-4 dan mengalami fluktuasi hingga hari ke16.
Namun, isolat KB4 memiliki nilai OD yang terus meningkat hingga hari ke-16.
Hal ini dapat disebabkan karena isolat masih mengalami fase Log .
Sedangkan konsorsium bakteri lainnya telah mencapai fase kematian (Gambar .
Pertumbuhan mikroorganisme yang diinokulasikan pada media bushnell haas cair ditunjukkan dengan adanya peningkatan kekeruhan larutan (Sudrajat et al.
Peningkatan nilai OD pada masa awal inkubasi menunjukkan bahwa mikroba menggunakan hidrokarbon sebagai substrat untuk pertumbuhan.
Melalui pelepasan enzim ekstraseluler dan asam yang mampu memecah molekul hidrokarbon dengan pemotongan rantai panjang hidrogen dan karbon menjadi bentuk yang sederhana sehingga dapat diabsorpsi untuk nutrisi dan pertumbuhan mikroba.
Nilai OD mengalami penurunan, dikarenakan berkurangnya ketersediaan nutrisi dan diduga adanya pelepasan zat toksik ke dalam media hasil dari proses degradasi hidrokarbon (Adeogun & Adekunle, 2.
Received: 3 Mei 2023.
Accepted: 20 Mei 2023 - Jurnal Photon Vol.
13 No.
DOI: https://doi.
org/10.
37859/jp.
PHOTON is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.
0 International License Optical Density (OD) http://ejurnal.
id/index.
php/photon KB1
KB2
KB3
KB4
Kontrol Hari 0 Hari 4 Hari 8 Hari 12 Hari 16 Waktu Inkubasi Gambar 1.
Optical Density (OD) konsorsium bakteri dalam media Bushnell Haas cair pada suhu ruang, kecepatan agitasi 150 rpm.
Parameter pH selama proses degradasi hidrokarbon crude oil Aktivitas metabolisme dan pertumbuhan mikroorganisme dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satu faktor terpenting adalah pH.
Konsorsium bakteri bekerja pada pH 6,5-7,7 selama proses degradasi (Gambar .
Parameter pH optimum untuk biodegradasi hidrokarbon adalah sekitar pH 6-8 (Grifoni et al.
, 2.
Nilai pH konsorsium bakteri mengalami fluktuasi setelah proses degradasi hal ini menunjukkan bahwa adanya aktivitas mikroorganisme dalam mendegradasi senyawa hidrokarbon.
Berdasarkan Gambar 2 dapat dilihat terjadinya penurunan pH hingga hari ke 8 inkubasi.
Penurunan pH yang terjadi mengindikasikan bahwa adanya perubahan kimia pada substrat .
akibat aktivitas enzim yang dimiliki oleh Peningkatan konsentrasi asam karboksilat selama waktu inkubasi dapat menyebabkan pH menjadi turun (Lund et al.
, 2.
Pemanfaatan crude oil sebagai sumber karbon dan energi mempengaruhi aktivitas metabolisme yang terjadi pada mikroorganisme dan pertumbuhan mikroorganisme dengan produksi asam karboksilat terjadi secara bersamaan (Grifoni et al.
, 2.
Produksi asam karboksilat selama proses degradasi menyebabkan perubahan pH yang juga mengindikasikan terjadinya degradasi kontaminan senyawa dalam crude oil, salah satunya adalah degradasi senyawa alkana.
Alkana merupakan kelas terbesar dari senyawa kimia yang menyusun senyawa hidrokarbon crude oil (Murali et al.
, 2.
Setelah hari ke-8 terjadi peningkatan pH yang menandakan bahwa mikroorganisme melakukan homeostasis terhadap tingkat keasaman media.
KB1
KB2
KB3
KB4
Kontrol Hari 0 Hari 4 Hari 8 Hari 12 Hari 16 Waktu Inkubasi Gambar 2.
pH konsorsium bakteri dalam media bushnell haas cair pada suhu ruang, kecepatan agitasi 150 Parameter CO2 selama proses degradasi hidrokarbon crude oil Received: 3 Mei 2023.
Accepted: 20 Mei 2023 - Jurnal Photon Vol.
13 No.
DOI: https://doi.
org/10.
37859/jp.
PHOTON is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.
0 International License http://ejurnal.
id/index.
php/photon Pelepasan CO2 selama degradasi minyak mentah dapat digunakan sebagai indikator aktivitas mikroorganisme dalam media.
Pada Gambar 3.
dapat dilihat bahwa terjadi fluktuasi kadar CO2 pada media hingga hari ke 16 masa inkubasi.
CO2 .
g/L) KB1
KB2
KB3
KB4
Kontrol Hari 0 Hari 4 Hari 8 Hari 12 Hari 16 Waktu Inkubasi Gambar 3.
CO2 konsorsium bakteri media bushnell haas cair pada suhu ruang, kecepatan agitasi 150 rpm.
Peningkatan konsentrasi CO2 menunjukkan adanya peningkatan aktivitas mikroorganisme dalam mendegradasi hidrokarbon crude oil.
Sebagian besar reaksi biodegradasi berlangsung secara aerobik dengan inidikasi terbentuknya gas CO2.
Hal ini disebabkan pemecahan senyawa hidrokarbon memerlukan oksigen untuk menghasilkan enzim oksigenase yang akan menghasilkan CO2 (Rosmawati & Rijal, 2.
Salah satu faktor penyebab penurunan nilai CO2 selama proses degradasi adalah penurunan ketersediaan nutrien dalam media (Darsa et al.
, 2.
Uji degradasi hidrokarbon crude oil oleh konsorsium bakteri menggunakan metode gravimetri Analisis gravimetri dilakukan untuk mengetahui residu hasil degradasi hidrokarbon crude oil oleh konsorsium bakteri.
Isolat KB4 menunjukkan aktivitas paling unggul dalam mendegradasi hidrokarbon minyak dengan persentase 55,21% (Tabel .
Tabel 1.
Berat konstan dan persentase crude oil setelah degradasi oleh konsorsium bakteri Mikroorganisme Konsorsium Berat Crude Oil setelah Persentase Crude Oil Degradasi .
yang Terdegradasi Bakteri KB1
2,6569
36,02%
KB2
2,5864
37,09%
KB3
3,2546
26,98%
KB4
1,3886
55,21%
KB4 merupakan konsorsiumyang terdiri dari 3 isolat dengan genus yang sama yaitu BTM2 (Pseudomonas sp.
BTM5 (Pseudomonas sp.
), dan BTM6 (Pseudomonas sp.
sehingga adaptasi isolat terhadap lingkungan akan lebih cepat.
Katz & Everett, .
menyatakan bahwa salah satu faktor yang mempengaruhi proses degradasi hidrokarbon minyak mentah adalah kemampuan isolat yang cepat beradaptasi terhadap Menurut Wu et al.
, .
bahwa isolat dari genus yang sama dalam proses degradasi memiliki efek sinergis yang lebih besar sehingga efektivitas degradasi juga akan meningkat.
Bakteri mengubah minyak bumi menjadi bentuk atau produk yang lebih sederhana dan dapat diserap untuk Dari 10 senyawa hidrokarbon yang terdapat pada crude oil, dua senyawa dapat didegradasi oleh isolat KB4.
Senyawa tersebut merupakan kelompok hidrokarbon alifatik yaitu Dodekana (C 12H.
dan aromatik yaitu Fe-trikarbonil[N-.
enil-2-piridinilmetilen.
benzen-amin-N,N'] (C21H14FeN2O.
Received: 3 Mei 2023.
Accepted: 20 Mei 2023 - Jurnal Photon Vol.
13 No.
DOI: https://doi.
org/10.
37859/jp.
PHOTON is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.
0 International License http://ejurnal.
id/index.
php/photon No.
Tabel 2.
Hasil analisis GC-MS konsorsium bakteri (KB.
dan kontrol
Kontrol
KB4
Komposisi Senyawa Keberadaan waktu Crude Oil Keberadaan retensi area Metilsiklopentana (C6H.
1,594
7,99
1,589
Dodekana (C12H.
7,708
3,07
Tridekana (C13H.
9,389
4,93
9,389
Tetradekana (C14H.
11,022
6,84
11,021
Pentadekana (C15H.
12,586
8,82
12,585
Fe-trikarbonil[N-.
enil-2piridinilmetilen.
benzena Oo
18,126
7,62
mina-N,N'] (C21H14FeN2O.
Pristana (C19H.
15,563
4,21
15,561
Eikosana (C20H.
16,839
8,28
16, 839
Hentriakontana (C31H.
20,525
6,80
Pentakosana (C25H.
21,648
6,15
20,527
6,35
2,68
5,14
8,01
4,83
8,17
6,78
Keterangan :
Oo = senyawa hidrokarbon yang belum terdegradasi x = senyawa hidrokarbon yang telah terdegradasi Mikroorganisme akan mendegradasi hidrokarbon crude oil dari senyawa ikatan sederhana hingga ikatan kompleks, sehingga urutan degradasi hidrokarbon adalah n-alkana, alkana rantai bercabang, senyawa aromatik dan alkana ikatan siklik.
Hal tersebut dikarenakan untuk mendegradasi senyawa yang lebih kompleks membutuhkan waktu yang lebih lama (Kermani et al.
, 2.
Yudono et al.
, .
menyatakan bahwa mikroorganisme yang mampu menghasilkan enzim yang berfungsi sebagai biokatalisator pada proses biodegradasi senyawa alifatik oleh enzim alkana monooksidase.
Degradasi senyawa alifatik .
-alkan.
oleh mikroba melalui jalur biodegradasi hidrokarbon alifatik secara bertahap.
Sebagai contoh dalam degradasi hidrokarbon alifatik, mikroorganisme menggunakan enzim Degradasi alkana secara aerobik biasanya dimulai dengan oksidasi kelompok metil yang menghasilkan alkohol primer.
Produk ini selanjutnya dioksidasi oleh alkohol dehidrogenase dan aldehid dehidrogenase untuk membentuk aldehid yang kemudian dioksidasi lagi menjadi asam karboksilat (Koshlaf & Ball, 2.
Degradasi senyawa aromatik oleh mikroba dimulai melalui proses katabolisme dimulai dengan langkah oksidasi dari salah satu cincin aromatik.
Pada dasarnya, reaksi ini dikatalisis oleh enzim hidroksilase hidrokarbon aromatik dan bentuk cis-dihydrodiols.
Dihydrodiol kemudian dioksidasi dengan enzim dehidrogenase reaksi untuk menghasilkan turunan PAH.
Senyawa intermediet dihidroksilase mungkin terbentuk melalui jalur pembelahan intradiol .
atau melalui cincin intradiol .
jalur pembelahan, dengan pembentukan katekol dan selanjutnya dimetabolisme menjadi karbon dioksida dan air melalui siklus TCA .
iklus kre.
(Koshlaf & Ball, 2.
Kesimpulan Konsorsium bakteri menjadi salah satu upaya alternatif yang dapat dilakukan untuk mengatasi permasalahan lingkungan akibat aktivitas industri minyak.
Keempat variasi konsorsium yang menggabungkan beberapa isolat bakteri Pseudomonas sp.
memiliki nilai OD yang menunjukkan pertumbuhan mikroorganisme hingga kondisi maksimum, nilai pH tertinggi mengindikasikan laju maksimum biodegradasi, serta nilai CO2 tertinggi menunjukkan aktivitas maksimum mikroorganisme.
Dari keempat konsorsium, aktivitas terbaik ditunjukkan oleh KB4 .
erdiri dari isolat BTM 2.
BTM5, dan BTM.
dengan persentase degradasi sebesar 55,21% dan mampu mendegradasi dua senyawa hidrokarbon pada crude oil.
Daftar Pustaka