Mikrobiologi Terapan
Mikrobiologi Industri
Disusun
oleh ;
Hildayanti
A 221 10 066
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI
JURUSAN PENDIDIKAN MIPA
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS TADULAKO
2013
KATA
PENGANTAR
Assalamu’alaikumWr.
Wb
Syukur Alhamdulillah penyusun ucapkan
kehadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat dan
karunia-NYA sehingga penyusun dapat
menyelesaikan makalah ini.
Taklupa pula shalawat serta salam tetap tercurahkan kepada junjungan kita Nabi
Besar Muhammad SAW.
Dengan
terselesaikannya makalah ini, penyusun ingin
menyampaikan terimah kasih kepada dosen pembimbing mata kuliah “Mikrobiologi Terapan” yang sudah
memberikan beban berupa tugas praktik sebagai
mana kewajiban kami sebagai mahasiswa dan merupakan salah satu poin standar
ketuntasan dalam mata kuliah yang bersangkutan.
Penyusun menyadari
bahwa isi dari makalah ini masih
sangat banyak kesalahan dan kekurangan dalam penulisannya, untuk itu penyusun bersedia
menerima kritik dan saran demi kesempurnaan makalah ini.
Akhir
kata dengan segala kerendahan hati, penyusun
mengharapkan semoga makalah ini dapat
bermanfaat bagi semua pihak yang membacanya, serta bagi penyusun sendiri.
Wassalamu’alaikumWr.Wb.
Palu, 27 Maret 2013
Penyusun
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR i
DAFTAR ISI ii
BAB I : PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
......................................................................... 1
1.2 Tujuan ...................................................................................... 2
BAB II : PEMBAHASAN
2.1 Mikrobiologi Pertambangan.................................................... 3
2.2 Penerapan Bioteknologi di Bidang
Pertambangan ........... 4
2.3 Peran Mikroba dalam Siklus Besi............................................. 9
2.4 Penggunaan Bakteri Dalam Mengatasi Limbah Logam........... 9
BAB III PENUTUP
3.1 Kesimpulan
.............................................................................. 10
DAFTAR PUSTAKA
BAB
I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Mikroba terdapat di mana-mana di sekitar kita ada yang
menghuni tanah, air, dan atmosfer planet kita. Mikroorganisme di alam jarang
terdapat sebagai biakan murni. Berbagai spesimen tanah atau air dapat
mengandung bermacam-macam spesies cendawan protozoa, alga, bakteri dan virus.
Berbagai macam mikroba dalam suatu ekosistem berasosiasi dan berinteraksi. Dipandang dari
segi ekosistem mikroba alamiah, biakan murni merupakan suatu keadaan artifisial (tidak
asli).
Mikroba tanah dapat menguntungkan bila kehadiranya berperan
dalam siklus mineral, fiksasi nitrogen, perombakan residu petisida, proses
humifikasi, proses menyuburkan tanah, perombakan limbah berbahaya, biodegradasi, bioremidasi,
mineralisasi, dekomposisi, dan Biohidrometalurgi. Mikroba, khusunya bakteri dan
fungi berperan pula dlam siklus mineral atau daur mineral seperti S,C,P dan Fe.
Kehadiran mikroba tersebut di dalam tanah, khuusnya tanah pertanian dan
pertambangan mempunyai nilai ekonomi baik dalam menyuburkan tanah, penyedian mineral
yang dibutuhkan oleh tanaman maupun dalam pengelolaan endapan mineral dan
proses pencucian pemurniaan mineral.
Proses deteriosasi (penguraian) dan korosi
(pengkaratan) benda-benda logam, ternyata juga karena aktivitas mikroba tanah.
Berbagai jenis benda dari kertas,tekstil, karet, plastik,alspal, logam, dan
bahan-bahan lainya ternyata tidak dapat terbebas dari mikroba untuk diuraikan
dan dihancurkan.
Di indonesia, sampai saat ini pemanfaatan
mikroorganisme untuk bidang pertamabangan logam masih belum optimal atau bisa
dikatakan belum dimulai, atau sekadar wacana. Sementara potensi atau kemampuan mikrooganisme dalam memabantu
menambang logam di alam sudah terbukti nyata.
Indonesia sebagai negara tropis yang kaya
akan cadangan berbagai mineral tamabang dalam jumlah banyak dan berlimpah
dengan berbagai mikrroganisme, mempunyai peluang yang cerah untuk melaksanakan
Bioleaching. Dari sisi mikroorganismenya, kondisi iklim yang tropis mendukung
keberadaan kelompok bakteri Pelepasan logam yang hidup baik pada kondisi mesofilik, yang menghendaki
suhu yang hangat.
Berdasarkan latar belakang
tersebut, maka dibuatlah makalah ini untuk mengetahui peran mikroba tertentu
dalam berbagai industri pertambangan.
1.2
Tujuan
Adapun tujuan dibuatnya
makalah ini adalah untuk mengetahui peran mikroba dalam industri pertambangan.
BAB II
PEMBAHASAN
Di dalam bidang pertambangan, mikroba
berperan dalam usaha mendapatkan mineral dari bijih. Kemungkinan besar peranannya adalah dalam proses
ekstraksi logam dan dari biji logam, dengan alasan-alasan :
- Deposit-deposit mineral yang lain kaya sudah banyak yang berkutrnag. Bijih bermutu lebih rendah kini banyak diolah dan mengembangkan taknik-teknik yang dapt mengekstraksi logam dengan lebih sempurna lagi.
- Metode pengolahn biji logam secara tradisional, yakni dengan peleburran, merupakn penyebab utama polusi udara dewasa ini
Mikroba tertentu mampu untuk memperbaikai keadan diatas, misalnya
dengan menggunakan beberapa bakteri aerobik ototrofik yaitu Thiobacillus ferrooxidans.
Mikroorganisme
digunakan dalam berbagai bidang perminyakan dan pertambangan. Dalam bidang
perminyakan berperan dalam pembentukan minyak, eksplorasi minyak, dan
pembersihan ceceran minyak. Selain itu beberapa jenis bakteri dapat
dimanfaatkan dalam pemisahan logam dari bijihnya. Contohnya adalah Thiobacillus ferooxidans. Bakteri ini
tumbuh dalam lingkungan asam, seperti tempat pertambangan dan mampu memisahkan
tembaga-tembaga dari bijinya melalui reaksi kimia. Strain yang lain mampu
memisahkan logam besi dari bijihnya (besi sulfida). Chlorella vulgaris juga dapat melepaskan emas dari bijihnya dan
mengakumulasi emas itu di dalam selnya. Jenis bakteri yang lain telah digunakan
untuk memperoleh kembali beberapa bijih logam seperti mangan (Mn) dan uranium
yang terdapat pada konsentrasi rendah pada bijih.
Mikroorganisme bermanfaat dalam
pertambangan karena alasan-alasan berikut.
- Tidak merusak lingkungan dibandingkan pengolahan dengan bahan kimia.
- Lebih banyaknya mineral yang dapat menggunakan mikroorganisme dalam pengolahannya. Mikroorganisme mampu mengumpulkan mineral dari bijih yang hanya mengandung sedikit mineral. Bijih miskin mineral ini tidak layak diproses secara konvensional.
2.2 Penerapan Bioteknologi di Bidang Pertambangan
Di bidang pertmbangan, berkembang bioteknologi untuk
memisahkan logam dari bijinya yaitu dengan pemanfaatan bakteri Thiobacillus
ferrooxidans. Bakteri ini merupakan bakteri kemolitotrof yang mampu
memisahkan logam dari bijinya. Energi yang digunakan Thiobacillus
ferrooxidans dalam memisahkan logam dari bijinya berasal dari hasil
oksidasi senyawa anorganik khususnya senyawa besi dan belerang. Asam sulfat
dari besi sulfat melarutkan logam dari bijinya .
Definisi Thiobacillus ferrooxidans
Peranan
bakteri dalam melepaskan logam dari jebakan batuan bumi baru diketahui belum lama berselang. Laoran
pertama menyatakan bahwa baru pada tahu 1920-an diketahui ada bakteri tertentu
yang berperan dalam pelepasan Zn dan FeS dari batuan, meskipun saat itu belum
teridenfikasi. Peranan seseunghunya bakteri didalam melepaskan logam baru diketahui
pada tahun 1947, yaitu ketika Arthur Colmer 7 M.E. hinkie dari West Virginia
University di Morgantown dapat mengidentifikasi jenis bakteri tersebut. Bakteri
tersebut kini disebut Thiobacillus
ferrooxidans, yang berperan utama melepaskan logam dari sulfide cebakan
Di antara kelompok Thiobacilli, Thiobacillus
ferrooxidans telah muncul sebagai sebuah bakteri ekonomi yang signifikan
di bidang pencucian bijih sulfida sejak penemuannya pada 1950 oleh Colmer et
al. Penemuan T. ferrooxidans menyebabkan pengembangan cabang
baru dari ilmu metalurgi disebut “biohydrometallurgy” yang berurusan dengan
semua aspek dari mikroba dimediasi ekstraksi logam dari mineral atau limbah
padat dan drainase tambang asam dll.
Biohidrometalurgi adalah ilmu dan
teknologi yang mengkaji proses pengolahan dan perekayasaan mineral dan logam.
Ruang lingkup metalurgi meliputi: pengolahan mineral (mineral dressing),
ekstraksi logam dari konsentrat mineral (extractive metallurgy), proses
produksi logam (mechanical metallurgy), perekayasaan sifat fisik logam
(physical metallurgy). Salah satu cabangnya adalah Biohidrometalurgi, yakni
pengolahan bijih logam menjadi logam murni dengan cara penambahan mkhluk hidup
seperti bakteri. Misalnya : Thiobacillus ferrooxidan berperan
memisahkan logam dari bijihnya atau kotoran sehingga didapat logam berkualitas
tinggi.
Karakteristik Bakteri Thiobacillus ferrooxidans
Acidithioacillus ferrooxidans tergolong organisme autotrofik, acidophilic, mes ophile terjadi di
tunggal atau kadang-kadang berpasangan atau rantai, tergantung pada kondisi
pertumbuhan. Strain yang sangat motil telah digambarkan maupun non-motil .
Bukti terbaru menunjukkan tingkat tinggi heterogenitas genetik dalam isolat
ferrooxidans Acidithiobacillus, yang diklasifikasikan sebagai spesies tunggal.
Strain motil memiliki flagel tunggal & pili. Bakteri ini sporing non dan
memiliki genom sekitar 2,8 × 10 6 pasang basa dan 55-65% dari konten
GC. Acidthiobacillus ferrooxidans tumbuh pada nilai pH 4,5-1,3 dalam
medium basal dan garam berasal persyaratan biosintesis dengan autotrophy
menggunakan karbon dari atmosfer karbon dioksida. Fiksasi nitrogen juga
merupakan fungsi ekologis penting dilakukan oleh bakteri dalam habitat
acidophilic. Energi metabolik berasal aerobik oleh oksidasi senyawa sulfur
dikurangi anorganik atau ion besi. Pertumbuhan anaerobik menggunakan hidrogen
unsur atau senyawa sulfur anorganik dikurangi sebagai donor elektron dan ion-ion
besi sebagai akseptor elektron juga telah ditemukan.
Thiobacillus
ferrooxidans juga biasa disebut dengan Acidithiobacillus ferrooxidans. Thiobacillus
ferrooxidans adalah, gram negatif aerobik
obligately autotrofik dan Proteobacteria. Bakteri ini motil, dan memiliki
flagela polar. T. Ferrooxidans adalah acidophile, hidup di lingkungan
dengan kisaran pH optimal 1,5 sampai 2,5. T. ferrooxidans
juga termofilik, lebih memilih suhu dari 45 sampai 50 derajat Celcius.
Toleransi suhu tinggi dari bakteri mungkin karena sebagian tingginya kandungan
GC yang dari 55 sampai 65 persen mol.
Thiobacillus adalah organisme autotrofik obligat, artinya mereka membutuhkan
molekul anorganik sebagai donor elektron dan karbon anorganik (seperti karbon
dioksida) sebagai sumber. Mereka mendapatkan nutrisi dengan mengoksidasi besi
dan belerang dengan O2. Thiobacillus tidak membentuk spora,
mereka Gram-negatif Proteobacteria. Siklus hidup mereka adalah khas bakteri,
dengan reproduksi oleh fisi sel.
Dalam metaboliseme Thiobacillus ferrooxidans
tergolong bakteri kemoautotrof. Kemoautotrof adalah organisme yang dapat
memanfaatkan energi dari reaksi kimia untuk membuat makanan sendiri dari bahan
organik. Bakteri kemoautotrof menggunakan energi kimia dari oksidasi molekul
organik untuk menyusun makanannya. Molekul organik yang dapat digunakan oleh
bakteri Thiobacillus ferrooxidans adalah senyawa, belerang, dan besi
.Dalam prosesnya bakteri ini membutuhkan oksigen.
Golongan Thiobacillus genus, juga
dikenal sebagai Acidithiobacillus, tidak mengandung warna, bakteri
berbentuk batang . Bakteri ini memiliki kemampuan untuk memperoleh energi dari
oksidasi senyawa sulfur . Oleh karena itu persyaratan lingkungan termasuk
adanya senyawa belerang anorganik. Bakteri ini pernapasannya preferentially
memanfaatkan oksigen sebagai akseptor elektron terminal.
Bakteri ini dapat melakukan hubungan
simbiotik dengan anggota dari genus acidipilum, sebuag bakteri yang mampu
mereduksi besi. Species lain dari bakteri ini ada juga yang mampu hidup dalam
air dan sedimen.
Mekanisme Pemanfaatan T. ferrooxidans
dalam pemisahan logam besi
T.
ferroxidans adalah bakteri pelepas logam yang
paling banyak diteliti, berbentuk batang kecil, menyukai temapat yang sangat
asam dengan pH optimum berkisar anatara 1,5-2,5. Bakteri ini mampu mendapatkan
energi dari oksida besi ferro (Fe2+) dan menjadi ferri Fe3+ dan dengan mengoksidasi bentuk
tereduksi sulfur menjadi asam sulfat.
T. ferrooxidans adalah
bakteri yang paling aktif di tambang limbah akibat asam dan polusi logam. Situs
drainase tambang asam ekstrim juga mengekspos tingkat tinggi pirit, suatu unsur
yang mudah teroksidasi oleh T. ferrooxidans. Ini kapasitas
oksidasi pirit-telah dimanfaatkan dalam industri desulfurisasi batubara. T.
ferrooxidans digunakan dalam pengolahan mineral industri dan proses
bioleaching. Bakteri ini memiliki kemampuan untuk menyerang sulfida yang
mengandung mineral sulfida larut dan mengkonversi logam seperti tembaga dan
seng ke dalam sulfat larut mereka logam. Logam dipulihkan melalui proses
bioleaching termasuk tembaga, uranium dan emas.
T. ferrooxidans berasal energi dari oksidasi besi ferro menjadi besi ferri, dan
mengurangi senyawa sulfur menjadi asam sulfat. Deposit belerang bisa
menumpuk di dinding sel bakteri. Produk sampingan lain dari
metabolisme (asam sulfat) kadang-kadang berhubungan dengan korosi oksidatif
dari beton dan pipa. Dalam lingkungan tanah, T. ferrooxidans
berguna sebagai sumber slow release fosfat dan sulfat untuk pemupukan tanah.
Reaksi pelepasan logam biasanya meliputi
pengubahan cebakan logam yang tidak larut, biasanya berupa sulfida, menjadi
senyawa yang larut dan logam yang diinginkan lebih mudah dimurnikan atau
diekstrak. Bakteri pelepas logam dapat melakukan perubahan ini secara langsung
dengan mngoksidasi sulfida logam sehingga terbentuk besi ferri, asam sulfat dan
sulfat logam dan hasil logam tergantung jenis cebakanya. Besi ferri dan asam
sulfat terbentuk melalui oksidasi langsung sulfide logam mampu mengokidasi
sendiri cebakan tertentu untuk membentuk oksidasi dan sulfat yang larut dalam
larutan asam
Dengan menggunakan beberapa bakteri aerobik
ototrofik yaitu Thiobacillus
ferrooxidans. Spesies bakteri ini bila ditumbuhkan dalam keadaan lingkungan
yang mengandung biji tembaga atau besi akan menghasilkan asam dan
mengksidasikan biji tersebut disertai pengendapan atau pemisahan logam besinya.
Proses ini yang dinamakan pelindian atau bleaching. Dengan teknik ini dapat
memperbaiki cara pemisahan logam dari biji dan tidak mengakibatkan polusi udara
(Waluyo,Lud.2005).
Keuntungan dan Kerugian Penggunaan Bakteri Thiobacillus ferrooxidans
Keuntungan
·
Kehadiran bakteri secara
signifikan dapat meningkatkan kecepatan proses pencucian secara keseluruhan
·
Thiobacillus ferrooxidans akan mengoksidasi senyawa besi belerang (besi sulfida) di
sekelilingya. proses ini membebaskan sejumlah energi yang akan digunakan untuk
membentuk senyawa yang diperlukan dan menghasilkan senyawa asam sulfat dan besi
sulfat. kedua senyawa ini akan menyerang bebatuan di sekitar tembaga sehingga
dapat lepas dari bijinya.
·
Thiobacillus ferrooxidans akan mengubah tembaga sulfida yang tidak larut dalam air menjadi
tembaga sulfat yang larut dalam air. Ketika air mengalir melalui batuan,
senyawa tembaga sulfat akan ikut terbawa dan lambat laut terkumpul dalam
kolam berwarna biru cemerlang
·
Dalam lingkungan tanah, T.ferrooxidans
berguna sebagai sumber slow release fosfat dan sulfat untuk pemupukan tanah.
·
Thiobacillus ferroxidans merupakan bakteri kemolitotrof, dimana bakteri kemo dapat mengambil
dan mngumpulkan io-ion logam beracun sehingga bermanfaat untuk memindahkan
polutan dari air limbah. usaha memperbaiki kualitas lahan termasuk tanah dan
air serta pencemaran dengan menggunakan mikroorganisme disebut
bioremediasi.
·
Thiobacillus dapat membantu produsen logam menghemat energi, mngurangi polusi
dan demikian menekan biaya produksi.
·
Dalam hal tujuan tunggal
langkah bakteri adalah regenerasi Fe 3+ sulfidik bijih besi dapat ditambhakan
untuk mempercepat proses dan menyediakan sumber besi
Kerugian
·
Bakteri Thiobacillus
ferrooxidans pengoksidasi Fe (mengubah Fe3+ yang bersifat
sebagai ion terlarut menjadi Fe (OH)3) yang bersifat tidak larut)
dapat menimbulkan korosi. Prose korosi secara mikrobiologis tidak berarti logam
tersebut dimakan oleh mikroorganisme tetapi akibat pertumbuhan mikrobe tersebut
yang mengahsilakn senyawa, Yang bersifat korosif misalnya asam
(Waluyo,Lud.2009). Produk sampingan lain dari metabolisme (asam sulfat) bakteri
T. ferrooxidans kadang-kadang berhubungan dengan korosi oksidatif dari beton
dan pipa. Hal ini disebabkan karena mikroba tersebut mampu mendegradasi logam
melalui reaksi redoks untuk memperoleh energi bagi keberlangsungan hidupnya.
Siklus logam oleh mikroba salah satu
indikasi paling jelas menunjukan bahwa tanah tidak bersifat inert. Tanpa adanya
siklus logam, maka transformasi logam tidak mungkin terjadi. Mikroba
pentrasnformsi logam penting dalam pembentukan tanah dan produksi biji logam.
Mikroorganisme memiliki peranan penting dalam mengekstark logam-logam menjadi
bijih logam grade rendah, mengasamkan limbah, dan mencemari penyediaan air.
Logam Fe merupakan dari logam dalam tanah. Tramformasi Fe adalah dengan oksidasi untuk memperoleh
sumber energi dan reaksi yang menggunakan logam tersebut sebagai elektron aseptor. Besi juga mengubah
bahan-bahan organik (asimilasi/imobilisasi) dan bentuk organik kembali ke
bentuk anorganik (mineralisasi) .(Waluyo,lud. 2009).
2.4 Penggunaan bakteri untuk mengatasi limbah logam
berat
Limbah pabrik yang banyak mengandung logam berat dapat dibersihkan
oleh mikroorganisme yang dapat menggunkan logam berat sebagai nutrien atau
hanya menjerab (imobilisasi) logam berat. Mikrooganisme yang dapat
digunakan dianatranya adalah Thiobacillus ferroxidans dan Bacillus
subtilis. Thiobacillus ferrooxidans mendapatkan energi dari
senyawa anorganik seperti besi sulfida dan menggunakan energi untuk
membentuk bahan-bahan yang berupa seperti asam fumarat dan besi sulfat (Budiyanto,MAK.2003).
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Berdasarkan uraian diatas maka dapat dibuat beberapa
kesimpulan antara lain sebagai berikut :
1.
Mikroorganisme digunakan dalam berbagai bidang perminyakan dan
pertambangan. Dalam bidang perminyakan berperan dalam pembentukan minyak,
eksplorasi minyak, dan pembersihan ceceran minyak. Selain itu beberapa jenis
bakteri dapat dimanfaatkan dalam pemisahan logam dari bijihnya.
2.
Chlorella vulgaris juga dapat melepaskan emas dari
bijihnya dan mengakumulasi emas itu di dalam selnya. Jenis bakteri yang lain
telah digunakan untuk memperoleh kembali beberapa bijih logam seperti mangan
(Mn) dan uranium yang terdapat pada konsentrasi rendah pada bijih.
3.
Thiobacillus ferooxidans, bakteri ini tumbuh dalam lingkungan
asam, seperti tempat pertambangan dan mampu memisahkan tembaga-tembaga dari
bijinya melalui reaksi kimia.
iologi. Jakarta
Kusnadi, dkk. 2003. Mikrobiologi. Biologi
FPMIPA UPI, IMSTEP.
DAFTAR
PUSTAKA
Budiyanto, MAK.2003.
Mikrobiologi Terapan. Malang : UMM press
Waluyo,Lud. 2010. Teknik dan Metode Dasar Dalam Mikrobiologi.
Malang: UMM Press.
Waluyo,Lud. 2009. Mikrobiologi
Lingkungan. Malang : UMM Press
Waluyo,Lud. 2005. Mikrobiologi Umum.
Malang : UMM Press
