Tag

, , , , , , , , , , , , , , , , , ,


Dede 1Pencemaran lingkungan terutama wilayah laut, pesisir pantai, tanah, maupun perairan tawar oleh tumpahan minyak telah menjadi perhatian dunia, termasuk di Indonesia. Hal itu, karena minyak mentah yang masuk ke lingkungan, baik karena faktor alam maupun karena perbuatan manusia dapat membawa berbagai senyawa beracun bagi makhluk hidup dan membahayakan lingkungan, yang pada akhirnya menjadi masalah bagi kehidupan manusia.

Terlebih lagi, salah satu kandungan minyak mentah yaitu aspaltene, telah terbukti sangat sulit terurai, baik oleh proses foto-oksidasi alam maupun mikroorganisme yang berasal dari lingkungan tercemar tersebut. Aspaltene merupakan kandungan paling berat dan lebih polar yang berada dalam tumpahan minyak. Kandungan lainnya adalah alifatik (senyawaan rantai karbon baik lurus, bercabang, maupun siklik), aromatik dan poli aromatik hidrokarbon (yang mengandung cincin benzena), serta resin. Ketika terjadi pencemaran, senyawaan alifatik dan aromatik dengan rantai karbon rendah dapat terurai dengan relatif lebih mudah, akan tetapi resin dan aspaltene sangat sulit dan sering kali terakumulasi dalam lingkungan. Apalagi sifat lengket dengan warna yang sangat hitam, menjadikan senyawaan ini benar-benar bermasalah bagi lingkungan.

Pencarian mikroba pengurai minyak

Melalui proses screening (penapisan) bertahap terhadap 72 sample mikroba yang diisolasi dari berbagai lokasi di Jepang, 10 mikroba ditemukan dapat tumbuh dengan baik pada media yang mengandung aspal. Aspal merupakan residu penyulingan minyak mentah yang mengandung fraksi aspaltene yang sangat tinggi. Karena sifatnya yang mengandung lebih banyak aspaltene inilah yang menjadikannya lebih cocok sebagai contoh substrat pada proses screening. Dengan menggunakan pengujian berbagai konsentrasi dari 1000 hingga 30.000 mg aspal/kg media tumbuh, terpilihlah 5 mikroba yang memiliki kemampuan tumbuh dan penguraian dengan baik.

Hasil pengujian terhadap laju penguraian aspal di media cair mendapati satu mikroba unggul yang mampu menguraikan asphal dengan kapasitas paling baik. Tidak hanya itu, kemampuan mikroba tersebut ternyata lebih ampuh ketika diterapkan pada lingkungan air laut yang tercemar aspal secara buatan. Padahal, kadar garam yang tinggi dari air laut, disinyalir menjadi penyebab sulitnya beberapa mikroba untuk tumbuh dan menghambat laju penguraian minyak tersebut. Keampuhan mikroba hasil isolasi tersebut juga telah teruji sangat baik terhadap penguraian berbagai jenis minyak mentah dengan sifat dan komposisi aspaltene yang berbeda-beda. Sehingga semakin menambah keunggulan mikroba ini untuk diterapkan di berbagai kondisi lingkungan dan jenis minyak mentah yang mencemari lingkungan.

Mikroba baru pengurai minyak

Hasil pengujian DNA menunjukkan mikroba tersebut tergolong sebagai Pestalotiopsis sp. Penelitian ini dapat diklaim sebagai penemuan pertama aktivitas jamur tersebut untuk menguraikan minyak. Sebelumnya, jamur ini tidak pernah dilaporkan memiliki aktivitas menguraikan minyak.

Growth of strain NG007 on MEA medium (25oC, 1 week) from top (A), conidial form structure (B), and conidia (C).

Pertumbuhan Pestalotiopsis sp. NG007 di atas media agar (25 derajat Celcius, 7 hari) tampak atas (A), struktur pembentukan konidia (B), dan konidia (C). (Dokumentasi pribadi)

Temuan ini berasal dari ketidaksengajaan. Pada tahun 2009, isolasi awal dilakukan terhadap jamur-jamur jenis basidiomycetes yang sering menjadi pelapuk kayu, yang mampu menghasilkan enzim ligninolitik (jamur yang menghasilkan enzim pengurai lignin, seperti lakase, mangan peroksidase, dan lignin peroksidase). Lignin yang strukturnya mirip aspaltene, banyak ditemukan di kayu. Jamur yang terisolasi dari pelapukan kayu ini rencananya kemudian akan diaplikasikan untuk penguraian minyak di lingkungan tercemar. Akan tetapi, karena proses isolasi awal menggunakan aspal sebagai substrat (tidak menggunakan zat pewarna yang disinyalir lebih mudah mengisolasi jenis jamur ligninolitik), maka terisolasi-lah jamur jenis Pestalotiopsis sp. ini, meskipun awalnya kami menggunakan badan buah jamur saat pengujian. Disinyalir, jamur Pestalotiopsis sp. keluar dari badan buah mushroom dan menunjukkan aktivitas paling baik bahkan melebihi badan buah jamur tempat ia bersimbiosis. Hasilnya, saat diisolasi ternyata sangat ampuh mengurai cemaran minyak dan aspal.

Hasil ini sebenarnya sempat membuat kami (saya dan Professor saya) sedikit terkejut, karena jauh dari dugaan awal yang akan menemukan jenis basidiomycetes. Tapi setelah diteliti lebih lanjut dengan membandingkan berbagai referensi yang terbaru, ternyata ditemukan bahwa keluarga Pestalotiopsis lainnya, baru-baru ini (tahun 2011) juga ditemukan oleh peneliti dari Yale University, Amerika, di wilayah hutan Amazon, memiliki kemampuan menguraikan plastik. Adapun terkait kemampuannya menguraikan minyak mentah di alam, ini adalah pertama kalinya dilaporkan.

Dua publikasi pertama kami berhasil terbit di jurnal-jurnal international dengan nilai impact factor (IF) yang cukup tinggi. Publikasi pertama berjudul Biodegradation of petroleum hydrocarbons by a newly isolated Pestalotiopsis sp. NG007 berhasil masuk di International Biodeterioration and Biodegradation (IF. 2.059), bahkan menjadi 25 besar the most downloaded paper (publikasi dengan paling banyak diunduh) selama lebih dari 7 bulan sejak November 2013 lalu. Sementara publikasi kedua, berjudul Enhanced biodegradation of asphalt in the presence of Tween surfactants, Mn2+, and H2O2 by Pestalotiopsis sp. in liquid medium and soil berhasil dipublikasikan di Chemosphere (IF. 3.137), jurnal yang memiliki kriteria tinggi untuk publikasinya. Ketika hasil laporan ini pertama kalinya diterbitkan pada awal November 2013, laporan aktivitas Pestalotiopsis juga secara bersamaan dilaporkan oleh peneliti dari Venezuala dengan penemuan yang hampir mirip hanya beda pendekatan, yakni mereka menggunakan heavy oil sebagai substratnya. Dengan demikian penemuan aktivitas Pestalotiopsis sp. sebagai pengurai berbagai jenis minyak mentah dapat dikatakan yang pertama dilaporkan.

Dua publikasi lainnya yang terkait mikroba ini juga telah di terima di Journal of Environmental Science and Technology dan Procedia Environmental Science, berturut-turut terkait dengan kemampuan mikroba tersebut dalam mengurangi limbah pewarna tekstil baik menggunakan sel maupun enzimnya menggunakan bio-reactor berkelanjutan.

Atas penemuannya ini, dua paten Jepang terkait dengan penemuan mikroba baru tersebut untuk menguraikan minyak dan limbah pewarna tekstil telah diperoleh.

Harapannya, temuannya ini dapat diaplikasikan di Indonesia, terutama untuk mengatasi pencemaran tumpahan minyak di laut, tanah, maupun lingkungan perairan tawar serta mengatasi pencemaran limbah pewarna tekstil. Karena, immobilisasi enzim yang diproduksi oleh mikroba tersebut maupun co-culture (ditumbuhkan bersamaan dengan) dengan jamur lainnya, dengan menggunakan bio-reaktor mampu menguraikan minyak mentah dan senyawaan pewarna limbah tekstil menjadi senyawaan yang tidak toksik. Pengujian terhadap larva udang menunjukkan hasil penguraian yang tidak toksik lagi dan aman dibuang ke lingkungan. Apalagi penggunaan bio-reactor dengan sistem berkelanjutan, dapat mempercepat proses penguraian, sehingga sangat layak diterapkan di dunia industri terutama dengan kapasitas buangan limbah yang sangat besar.

Mekanisme penguraian

Berbagai penelitian lokal maupun internasional telah berupaya menjelaskan mekanisme penguraian minyak oleh mikroorganisme maupun oleh enzim yang dihasilkan mikroorganisme tersebut. Sayangnya, hasil riset lebih banyak mengarah kepada mekanisme penguraian senyawaan aliphatik dan aromatik daripada kandungan resin dan aspaltene. Meskipun alifatik dan aromatik merupakan senyaawan yang paling banyak terkandung di minyak mentah, akan tetapi kedua fraksi tersebut memang cenderung lebih mudah diuraikan daripada fraksi resin dan aspaltene. Padahal, kemudahan alifatik dan aromatik mengalami penguraian dibandingkan resin dan aspaltene, dapat menyebabkan rasio perbandingan kandungan aspaltene terhadap alifatik dan aromatik menjadi semakin tinggi pada akhir penguraian. Hasilnya, aspaltene menjadi lebih kuat terikat di tanah dan semakin sulit diuraikan oleh mikroorganime. Apalagi, rendahnya bioavailability (kemudahan akses) dan kompleksnya struktur aspaltene menambah sulitnya penguraian senyawaan ini.

Oil degradation by fungal co-cultureMinyak mentah merupakan hidrokarbon kompleks yang tersusun dari berbagai senyawaan kimia di dalamnya, sehingga memerlukan rute khusus dalam proses penguraiannya. Penemuan kami yang baru-baru ini yang dilaporkan di Journal of Hazardous Materials (dengan impact factor: 3.925) menyatakan bahwa co-culture (kombinasi) jamur Pestalotiopsis sp. dengan basidiomycetes berpotensi mempercepat laju penguraian minyak mentah di tanah dengan mekanisme penguraian secara simultan pada fraksi alifatik, aromatik, resin dan aspaltene. Hal ini karena co-culture tersebut mampu menghasilkan enzim-enzim pengoksidasi secara bersamaan, seperti enzim monooksigenase (MO), dioksigenase (DO), lakase, mangan peroksidase (MnP), serta lignin peroksidase (LiP).  MO dan DO berperan dalam proses inisiasi penguraian alifatik dan aromatik, sementara produksi lakase, MnP, dan LiP yang tinggi secara bersamaan diduga membantu proses penguraian resin dan aspaltene ketika keduanya terlarut dalam alifatik dan aromatik. Proses ini sulit terjadi pada mikroorganisme sendirian, karena, meskipun resin dan aspaltene dapat terlarut dalam alifatik dan aromatik, mikroorganisme tersebut cenderung lebih selektif menguraikan alifatik dan aromatic.

Pada akhirnya, penemuan ini diharapkan dapat mengurangi dampak dari pencemaran minyak mentah serta limbah industri tekstil. Disamping itu, penerapan teknologi ini diharapkan mampu meningkatkan kapasitas industri tekstil dalam mengolah limbah pewarnanya, sehingga aman dibuang ke lingkungan setelah proses detoksifikasi (pengurangan toksisitas).

Dede Heri Yuli Yanto

Peneliti P2 Biomaterial-LIPI

Kelompok Peneliti Teknologi Proses Biomasa dan Bioremediasi

saat ini tengah menempuh Ph.D program

di Ehime University, Jepang

Contact: dede@biomaterial.lipi.go.id

 

 

 

 

Iklan