Makhluk Kecil Penghalau Polutan

Oleh :

Adella Febrina, Dewi Nurul A, Haifa Zahra, Riezfa Aldhia Rachmi, Mumu Ridwanullah

Pencemaran air bukan merupakan hal yang asing lagi bagi kita, kan? Pencemaran air merupakan masalah yang dihadapi banyak negara di dunia, termasuk Indonesia. Pencegahan terjadinya pencemaran air serta pengolahan zat pencemar menjadi tugas bagi kita untuk meminimalisir dampak negatif yang ditimbulkan, baik pada lingkungan mau pun makhluk hidupnya sendiri. Untuk mengatasi permasalahan lingkungan hidup, bioteknologi lingkungan memanfaatkan mikroba dalam kegiatan pengolahan limbah (pemurnian kembali) serta untuk memperbaiki kualitas lingkungan dengan metode bioremediasi.

Salah satu zat pencemar air yaitu fenol dan turunannya, banyak digunakan di beberapa proses industri untuk produksi zat kimia seperti pestisida, bahan peledak, obat-obatan, tekstil, cat dan resin. Produksi fenol tidak hanya berasal dari manusia, namun proses dekomposisi kayu dan daun juga menghasilkan fenol. Sehingga material ini dapat ditemukan juga di tanah dan sedimen dan menjadi kontaminan utama di air tanah dan air limbah. Fenol merupakan senyawa yang sangat beracun, sulit didegradasi, dan menyebabkan rasa dan bau pada air dengan konsentrasi 0.002mg/L. Senyawa 4-klorofenol sebagai salah satu turunannya, mudah untuk larut dalam air sehingga ditemukan melimpah dalam air limbah.

Contoh kasus pencemaran fenol di Indonesia yaitu di Laut Wangi-Wangi, Kabupaten Wakatobi, Sulawesi Tenggara. Diperkirakan bahan polutan fenol di Perairan Laut Wakatobi berasal dari tumpahan minyak, penyalahgunaan senyawa bahan-bahan pestisida dan penggunaan bahan-bahan yang mengandung fenol di badan perairan laut. Terhitung hasil pengukuran senyawa fenol di Laut Wangi-wangi menunjukkan konsentrasinya telah melampaui baku mutu kualitas air berdasarkan Keputusan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 51 Tahun 2004 tentang Baku Mutu Air Laut. Karena tingginya toksisitas dan sifat patogen fenol, banyak ilmuwan yang melakukan penelitian untuk mencari metode yang tetap dalam menghilangkan zat pencermar ini.

Pada penelitian yang dilakukan oleh Atena Alirezaei Dizicheh dan tim pada tahun 2018, proses pemecahan fenol/klorofenol dan mineralisasi dilakukan dengan berbagai mikrorganisme dalam kultur mikroba campuran melalui destabilisasi cincin aromatis fenol. Baik fenol maupun klorofenol yang telah terbuka/tidak stabil cincin aromatisnya, akan dapat dimanfaatkan mikroba sebagai sumber karbon melalui siklus krebs. Proses inilah yang dimanfaatkan dalam menurunkan senyawa fenol/klorofenol yang mencemari lingkungan dengan bantuan mikroba.

Dalam penelitiannya, isolasi awal dilakukan untuk melihat strain apa pada kultur mikroba murni yang memiliki tingkat degradasi chlorofenol yang tinggi. Setelah mendapatkan hasil yang diinginkan, dilakukan penggabungan dari strain yang dipilih untuk membentuk kultur mikroba campuran yang akan diujicoba lebih lanjut. Metode pengukuran degradasi fenol didasarkan pada metode 4-aminoantipirin dengan mengukur absorbansinya pada panjang gelombang 500 nm.

Dari penelitian yang dilakukan, didapatkan hasil bahwa penggunaan kultur ragi campuran lebih efisien dibandingkan dengan kultur ragi murni. Khamir (ragi) yang dapat memanfaatkan fenol atau 4-klorofenol sebagai sumber karbon utama diantaranya adalah Trichosporon cutaneum, Candida tropic, Fusarium spp., Aspergillus sp. Dilihat dari hasil screening didapatkan dua strain khamir yang menunjukkan hasil paling baik dalam biodegradasi senyawa 4-klorofenol, yaitu strain TY1 dan TY2. Namun pada penelitian ini tidak dilakukan identifikasi spesies khamir pada sampel TY1 dan TY2, sehingga spesies dari strain tersebut belum diketahui karena tidak dilakukan uji fisiologis dan biokimia dan analisis urutan 26S rDNA.

Waktu yang dibutuhkan untuk mendegradasi seluruh senyawa 4-klorofenol sebanyak 100 ppm oleh isolat TY2 adalah 21 jam, sedangkan degradasi oleh kultur campuran dari isolat TY1 dan TY2 dengan penambahan glukosa sebanyak 2g/liter adalah sekitar 18 jam. Penambahan glukosa dengan konsentrasi yang tepat juga berpengaruh terhadap laju bidegradasi 4-klorofenol. Penambahan substrat ini dapat meningkatkan biomassa pada kultur, tetapi mikroba tersebut mungkin akan mengalami hambatan kompetitif antara degradasi substrat dan degradasi 4-klorofenol, sehingga hal tersebut dapat menghambat degradasi 4-klorofenol.

Dalam degradasi fenol, diduga ada dua jalur utama, yaitu jalur hydroquinone dan jalur 4-chlorocatechol yang nantinya akan membentuk cincin aromatik. Dalam penelitian Fialova yang menggunakan khamir Candida maltosa, Biodegradasi 4-klorofenol dimulai dengan aktivasi cincin aromatik melalui reaksi dengan oksigen molekuler. Reaksi tersebut
dikatalisis oleh monooksigenase fenol hidroksilase yang mengarah ke pembentukan katekol. Selanjutnya, katekol diuraikan menjadi cis,cis-muconate. Residu ini akan memasuki siklus TCA dan termineralisasi menjadi karbon dioksida dan air.

Setelah kita meyimak penjelasan di atas, dapat dipertimbangkan bahwa bioremediasi dengan kultur mikroba campuran memungkinkan untuk diterapkan di Indonesia dalam menangani masalah pencemaran air yang disebabkan oleh fenol. Namun, perlu dilakukan pengkajian terlebih dahulu mengenai mikroba apa yang cocok untuk digunakan di Indonesia, peralatan yang dibutuhkan, serta biaya yang dikeluarkan. Pelaksanaan metode bioremediasi untuk menangani limbah fenol ini dapat dilakukan oleh lembaga yang berwenang dari pemerintah. (*)