KARAKTERISASI KAPANG TOLERAN URANIUM PADA LIMBAH CAIR TRIBUTIL FOSFAT (TBP) KEROSIN YANG MENGANDUNG URANIUM

Transkripsi

1 KARAKTERISASI KAPANG TOLERAN URANIUM PADA LIMBAH CAIR TRIBUTIL FOSFAT (TBP) KEROSIN YANG MENGANDUNG URANIUM Dwi Slamet SR 1, Anna Rahmawati 1, M. Yazid 2 1. Program Studi Bioologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negri Yogyakarta 2. PTAPB-BATAN ABSTRAK KARAKTERISASI KAPANG TOLERAN URANIUM PADA LIMBAH CAIR TBP KEROSIN YANG MENGANDUNG URANIUM. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui jenis kapang yang dapat hidup dalam limbah uranium TBP-kerosin cair dan kemampuan tumbuh jenis-jenis kapang tersebut. Metode yang digunakan dalam penelitian adalah isolasi mikroorganisme dari limbah TBP-kerosin cair, identifikasi jenis-jenis kapang yang diperoleh dari proses isolasi dan proses karakterisasi yang dilakukan pada konsentrasi uranium 0, 20, 60, 100 ppm dengan rentang waktu pengukuran berat kering kapang 24, 48, 72, 96, 120, 144 dan 168 jam. Hasil penelitian yang telah diperoleh yaitu, terdapat 12 isolat kapang pada proses isolasi dan dari hasil identifikasi 12 isolat kapang tersebut 9 isolat berasal dari genus Aspergillus, 2 isolat berasal dari genus Penicillium dan 1 isolat berasal dari genus Rhizopus. Pada proses karakterisasi diperoleh hasil µ tertinggi pada isolat Aspergillus dengan nilai konstanta pertumbuhan instan (µ) 0,036. Kata kunci : identifikasi, karakterisasi, kapang ABSTRACT CHARACTERIZATION OF MOLD URANIUM TOLERANT IN ORGANIK WASTE TBP KEROSIN CONTAIN URANIUM. This research to determine the type of mold that can live in TBPkerosene uranium waste liquid and ability to grow them. The method used in the research is isolation microorganism from TBP-kerosene liquid waste, identification of the types fungi obtained from the isolation and characterization process were performed on the uranium concentration 0, 20, 60, 100 ppm by dry weight measurement periode mold for 24, 48, 72, 96, 120, 144 and 168 hours. The results have been obtained were 12 isolates of fungi on the isolation and identification of 12 isolates of the mold are nine isolates from the genus, 2 isolates from the genus Penicillium and 1 isolates derived from Rhizopus genus. In the process of characterization results obtained on the highest µ isolates with a value of instance growth constant (µ) Key words: identification, characterization, mold, limbah radioaktif fase organik PENDAHULUAN Logam berat merupakan unsur yang banyak digunakan dalam berbagai industri dan pertanian baik sebagai bahan baku, bahan tambahan maupun sebagai katalis. Penggunaan logam berat tersebut telah menimbulkan masalah pencemaran yang sangat serius terutama disebabkan oleh limbah yang mengandung logam berat memasuki lingkungan dalam jumlah semakin meningkat melebihi konsentrasi alamiah [1]. Terbentuknya limbah sebagai sisa dari proses pemanfaatan teknologi nuklir akan menjadi permasalahan yang cukup serius karena tergolong sebagai zat radioaktif yang berbahaya bagi lingkungan. Efek pencemaran limbah uranium pada lingkungan dapat berakibat buruk pada makhluk hidup yang mendiami daerah yang tercemar sehingga mempengaruhi ekosistem disekitar wilayah yang tercemar oleh limbah uranium. Terjadinya pencemaran limbah radioaktif lebih lanjut dapat membahayakan manusia. Bahan radioaktif tersebar ke lingkungan melalui siklus mineral dan rantai makanan. Teknologi nuklir memiliki banyak manfaat dalam berbagai bidang ilmu pengetahuan, namun pengelolaan limbah radioaktif yang tidak tepat nantinya akan merugikan lingkungan termasuk manusia. Pengelolaan limbah radioaktif dimaksudkan untuk mencegah timbulnya bahaya radiasi terhadap pekerja, masyarakat sekitar dan lingkungan hidup. Pemerintah telah mengatur pengelolaan limbah radioaktif salah satunya dalam UU no. 10/1997 pasal 23 ayat (2) disebutkan bahwa pengelolaan limbah radioaktif dilaksanakan oleh badan pelaksana. Badan pelaksana dalam hal ini adalah BATAN [2]. 265

2 Kapang adalah fungi multiseluler yang mempunyai filamen dan dapat dilihat secara langsung karena penampakannya yang berserabut seperti kapas. Pertumbuhannya pada awalnya akan berwarna putih, tetapi setelah spora muncul akan terbentuk berbagai warna tergantung dari jenis kapang [3]. Kaitannya dengan penelitian yang dilakukan adalah sebagai pengetahuan yang baru yang dapat menambah wawasan dalam kaitannya untuk remidiasi limbah radioaktif secara biologi karena nilai kemanfaatannya yang dapat menyerap limbah uranium dalam konsentrasi yang rendah. Dengan teori bahwa kapang dapat hidup pada daerah yang rentang kehidupan yang lebar sehingga dimungkinkan dapat digunakan sebagai agen biologi untuk remidiasi limbah uranium. Dengan harapan penelitian ini nantinya dapat menjadi salah satu alternatife untuk remidiasi limbah uranium sebagai sisa hasil produksi pemanfaatan teknologi nuklir. Teknologi nuklir menjadi pilihan alternatif yang telah banyak dimanfaatkan oleh Negara-negara maju dalam usaha pemenuhan kebutuhan mereka. Dalam perencanaan kedepan Indonesia juga telah memiliki rancangan untuk memanfaatkan teknologi nuklir untuk pemenuhan kebutuhan energi yang terus meningkat. Teknologi ini mempunyai kemampuan yang luar biasa manfaatnya, akan tetapi disamping keuntungan tersebut terdapat bahaya yang dapat merugikan karena pemanfaatan teknologi nuklir menggunakan logam berat seperti uranium yang apabila dalam penanganannya tidak cermat akan membahayakan manusia dan lingkungan hidup. Secara biologi penangan limbah uranium dapat dilakukan dengan menggunakan agen biologi dalam hal ini adalah mikroba termasuk kapang. Dimungkinkan kapang memiliki kemampuan untuk remidiasi uranium, untuk itu perlu penelitian yang lebih lanjut agar diketahui tentang kemapuan kapang dalam remidiasi uranium. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui jenis kapang yang mampu hidup pada limbah cair uranium TBP- kerosin. Apabila dilihat dari kemampuan hidupnya pada beberapa kondisi, kapang mampu hidup dan tumbuh dalam limbah cair uranium fase organik TBP-kerosin dengan konsentrasi tertentu. Isolat kapang tersebut dapat diidentifikasi sehingga diketahui genusnya. Kemampuan kapang hidup pada limbah cair uranium fase organik TBPkerosin, menunjukkan bahwa kapang memiliki kemampuan untuk meremidiasi limbah uranium fase organik TBP-kerosin cair pada konsentrasi tertentu. TATA KERJA Peralatan dan Bahan Dalam penelitian ini digunakan alatalat seperti: erlenmeyer 100 dan 250 ml, labu ukur 50,100 dan 500 ml, gelas ukur 5 ml dan 100 ml, beker glass 1 liter dan 500ml, tabung reaksi, cawan petri, labu ukur 50, 100, 250 dan 500 ml, ose kolong, ose jarum, drigalski, timbangan Analitik, shaker, autoclave, magnetik stirrer, hot plate, mikropipet, oven pengering, Laminar Air Flow (LAF), spekrofotometer, tabung kuvet, sentrifus, mikroskop cahaya, botol jam, busa penutup. Bahan-bahan yang digunakan berupa sampel limbah cair uranium fase organik TBP-kerosin, alkohol 70%, larutan methylen blue, larutan HNO 3 3 M, aquadest, potato dextrose agar, potato dekstrose cair, kloramfenikol. Cara Kerja Identifikasi kapang mengacu pada Compendium of soil fungi dan Pengenalan kapang tropik umum. Kerangka penelitian kerja dijelaskan pada gambar 1. Isolasi mikroba dari limbah cair uranium TBPkerosin dilakukan dengan menggunakan media enrichment. Kemudian diinkubasi selama 96 jam dalam keadaan dishaker, setelah itu propagul yang merupakan media yang di dalamnya terdapat mikroba ditanam dalam media potato dextrose agar (PDA) yang telah diberi uranium dengan konsentrasi 20 ppm uranium dengan metode quadrant streak. Setelah tumbuh pada media PDA yang mengandung uranium dengan konsentrasi 20 ppm kemudian dilakukan pemurnian isolat kapang dengan menanam isolat kapang pada agar miring dengan metode pour plate. Isolat kapang kemudian ditanam pada media PDA dengan metode titik, inkubasikan selama beberapa hari kemudia diamati cirri-ciri yang muncul baik secara makroskopik maupun secara 266

3 mikroskopik. Selanjutnya kapang ditanam pada media potato dextrose cair yang telah diberi uranium dengan konsentrasi 0, 20, 60, dan 100 ppm dengan waktu inkubasi 24, 48, 72, 96, 120, 144, dan 168 jam. HASIL DAN PEMBAHASAN Karakterisasi kapang dilakukan dengan pengamatan secara makroskopik maupun mikroskopik. Dari 12 isolat yang ditemukan kemudian diidentifikasi menggunakan buku Compendium of soil fungi dan Pengenalan kapang tropik umum. Ciri-ciri yang diamati dapat dilihat pada Tabel 1. Rancangan Kegiatan Pembuatan Media Isolasi, Purifikasi dan Pemeliharaan Kapang Karakterisasi Kapang Identifikasi Kapang Gambar 1. Diagram Alir Kerangka Kerja Penelitian Tabel 1. Ciri ciri isolat yang diidentifikasi secara makroskopik maupun mikroskopik. Isolat Karakterisasi DU 1 Warna permukaan hitam, konidia berbentuk bulat, hifa DU 2 Warna permukaan hitam agak coklat tua, terdapat growing zone, kepala konidia berbentuk kolumnar, hifa DU 3 Warna permukaan hitam, konidia berbentuk bulat, hifa DU 4 Warna permukaan hitam, konidia berbentuk bulat, hifa DU 5 Warna permukaan hijau, tidak konidia berbentuk bulat, hifa DU 6 Warna permukaan hitam agak coklat tua, terdapat growing zone, kepala konidia berbentuk bulat, hifa DU 7 Warna permukaan hitam, konidia bentuk bulat, hifa DU 8 Warna permukaan abu-abu, tidak terdapat growing zone, kolumela berbentuk ovoid atau bulat, memiliki rhizoid. DU 9 Warna permukaan hitam, konidia berntuk bulat, hifa DU 10 Warna permukaan hitam, konidia berntuk bulat, hifa DU 11 Warna permukaan hijau kebiruan, tidak terdapat growing zone, kepala konidia berbentuk bulat, hifa DU 12 Warna permukaan hitam, konidia berntuk bulat, hifa Dari Tabel 1 diatas dapat dilihat bahwa berdasarkan hasil isolasi yang telah dilakukan diperoleh 12 isolat kapang. yang Setelah dilakukan identifikasi diperoleh hasil bahwa 9 isolat tergolong dalam genus, 2 isolat tergolong dalam genus Penicillium, dan 1 isolat tergolong dalam genus Rhizopus. Hal ini mengindikasikan bahwa memiliki kemampuan yang hidup lebih baik pada limbah cair uranium TBP-kerosin. Hasil penghitungan berat kering kapang pada proses seleksi dengan 4 konsentrasi berbeda menunjukkan pola kurva pertumbuhan yang hampir sama pada 12 isolat kapang dengan 4 konsentrasi berbeda. Hal tersebut dapat dilihat pada grafik dibawah ini : 267

4 Gambar 1.. Pola pertumbuhan 12 isolat pada grafik µ vs waktu dengan konsentrasi 0 ppm mencapai pertumbuhan optimum pada waktu 96 jam. Gambar 3.. Pola pertumbuhan 12 isolat pada grafik µ vs waktu dengan konsentrasi 60 ppm mencapai pertumbuhan optimum pada waktu 96 jam. Gambar 2.. Pola pertumbuhan 12 isolat pada grafik µ vs waktu dengan konsentrasi 20 ppm mencapai pertumbuhan optimum pada waktu 72 jam. Gambar 4.. Pola pertumbuhan 12 isolat pada grafik µ vs waktu dengan konsentrasi 100 ppm mencapai pertumbuhan optimum pada waktu 96 jam. 268

5 Setelah dilakukan penghitungan maka dipilih isolat DU5, DU7, DU8 karena memiliki µ tertinggi. Pemilihan isolat tersebut berdasarkan penghitungan µ (konstanta pertumbuhan instan), menurut Madigan, et al. (2000) [4] persamaan yang digunakan adalah : dimana : µ = log Nt-log No log e( t 1 -t 0 ) log Nt = populasi akhir log N0 = populasi awal log e = 0,43429 t 1 = waktu akhir = waktu awal t 0 Hasil perhitungan ini dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel 2. Nilai µ 12 isolat pada 4 tingkat konsentrasi berbeda isolat DU 1 DU 2 DU 3 DU 4 DU 5 DU 6 DU 7 DU 8 DU 9 DU 10 DU 11 DU 12 Konsentrasi uranium (ppm) Dalam penelitian ini hal pertama yang dilakukan adalah isolasi kapang dari limbah cair uranium fase organik TBP-kerosin. Metode isolasi yang digunakan adalah metode enrichment yang merupakan metode pengkayaan yaitu pemberian tambahan zat atau bahan tertentu dengan tujuan untuk memberi kenyamanan pada mikroorganisme (fungi, bakteri) dalam perolehan nutrisi. Dalam penelitian ini bahan atau zat yang ditambahkan pada media adalah glukosa, dengan tujuan agar mikroorganisme yang terdapat di dalam limbah cair uranium fase organik TBP-kerosin dapat tumbuh dengan baik. Glukosa merupakan nutrien yang sederhana sehingga dapat dengan mudah dimanfaatkan oleh mikroorganisme. Pada proses isolasi ini diperoleh kultur murni kapang sebanyak 12 isolat yang kemudian dipelihara dengan metode agar miring. Kapang diperoleh dari proses pemurnian selanjutnya discreening untuk memperoleh kapang yang paling toleran terhadap uranium. Kapang yang telah diisolasi dan dimurnikan kemudian diidentifikasi berdasarkan panduan Domsch, K.H. et al (1980) [5] dan Gandjar et al.(1999) [6]. Identifikasi kapang dilakukan dengan mengamati beberapa karakter morfologi baik secara makroskopis maupun secara mikroskopis. Pengamatan makroskopis meliputi warna dan permukaan koloni (granular, seperti tepung, menggunung, licin), daerah tumbuh, garis-garis radial dan konsentris (khususnya pada kapang Penicillium), warna balik koloni (reverse color). Pengamatan secara mikroskopis meliputi ada tidaknya septa pada hifa, pigmentasi hifa, hubungan ketam (clamp connection), bentuk dan ornamentasi spora (vegetatif dan generatif), serta bentuk dan ornamentasi tangkai spora [4]. Kapang marga aspergillus memiliki habitat yang kosmopolitan dan merupakan marga besar dengan lebih dari 180 jenis anamorf dan 70 nama teleomorf [5]. Pada penelitian ini kapang tersebut ditemukan pada limbah cair uranium fase organik TBPkerosin. Secara mikroskopis kapang dapat dikenali dan dibedakan dari kapang marga lain, yaitu memiliki konidiofor yang tegak, tidak, tidak bercabang, dan ujung konidiofor membengkak membentuk vesikel. Kapang yang diisolasi, secara visual koloninya tampak memiliki lapisan basal berwarna putih hingga kuning dengan lapisan konidiofor yang lebat berwarna coklat tua hingga hitam. Tangkai konidiofor (stipe) tidak berdinding halus dan berwarna transparan (hialin). Kepala konidia berwarna hitam dan berbentuk bulat. Rhizopus merupakan bagian dari kelas Zygomycete. Sporangium memproduksi sporangia spores. Memiliki warna awal 269

6 putih dan lama kelamaan dapat berubah warna coklat kehitaman dan memililiki warna spora cokelat keabu-abuan. Rhizopus bertahan di puing-puing tanaman di dalam atau di tanah antara musim tumbuh. Genus ini dibedakan dari Mucor sp dengan kehadiran stolons, rhizoids, dan biasanya sporangiophora tidak bercabang. Pencillium memiliki habitat kosmopolit dan jenis yang beragam. Kapang tersebut umumnya bersifat saprofit dan beberapa bersifat parasit pada tanaman tingkat tinggi. Penicillium secara mikroskopis memiliki bentuk konidiofor yang khas. Konidiofor muncul tegak dari miselium, sering membentuk sinnemata, dan bercabang mendekati ujungnya. Ujung konidiofor memiliki sekumpulan fialid dengan konidia berbentuk globus atau ovoid, tersusun membentuk rantai basipetal. [6] Dari grafik Gambar 1 diatas diperoleh hasil bahwa fase eksponensial terjadi antara 24 jam hingga 72 jam masa inkubasi. Terjadi pertumbuhan isolat kapang yang cepat pada waktu inkubasi 24 jam hingga 72 jam dan mencapai pertumbuhan optimum pada masa inkubasi 96 jam kemudian mengalami penurunan pertumbuhan hingga masa inkubasi 168 jam. Pada grafik Gambar 2 dengan konsentrasi uranium yang digunakan 20 ppm diperoleh hasil bahwa fase eksponensial sebagian besar isolat terjadi antara masa inkubasi 24 jam hingga 48 jam dan mencapai tingkat pertumbuhan optimum pada masa inkubasi 72 jam kemudian terjadi penurunan hingga masa inkubasi 144 jam. Fase stasioner terjadi antara masa inkubasi 144 jam hingga 168 jam. Grafik pada gambar 3 dengan konsentrasi uranium yang digunakan 60 ppm menunjukkan adanya pola pertumbuhan (fase eksponensial) yang terjadi antara masa inkubasi 24 jam hingga 72 jam dengan pertumbuhan optimum terjadi pada masa inkubasi 96 jam dan kemudian turun hingga masa inkubasi 144 sedangkan fase stasioner terjadi pada masa inkubasi 144 jam hingga 168 jam Pola pertumbuhan pada grafik gambar 4 dengan konsentrasi uranium yang digunakan 100 ppm menunjukkan pola yang hampir sama dengan grafik pada gambar 1 dan 3 yaitu dengan pertumbuhan optimum terjadi pada masa inkubasi 96 jam dan fase eksponensial yang terjadi antara masa inkubasi 24 jam hingga 72 jam. Terjadi penurunan tingkat pertumbuhan dari masa inkubasi 96 jam hingga 144 dan menuju fase stasioner hingga masa inkubasi 168 jam. Pada tabel 2 diatas terlihat bahwa ratarata µ tertinggi yaitu pada konsentrasi 20 ppm dengan nilai µ tertinggi pada isolat DU8, DU3 dan DU4 dengan nilai µ masingmasing isolat , , tingginya nilai rata-rata µ pada konsentrasi 20 ppm kemungkinan dikarenakan pada saat isolasi konssentrasi yang digunakan adalah 20 ppm sehingga kapang telah beradaptasi dengan lebih baik dibandingkan dengan konsentrasi uranium yang lain. Untuk isolat DU8 mengalami kenaikan nilai µ sangat tajam pada konsentrasi 20 ppm dan mengalami penurunan agak tajam tajam nilai µ pada konsentrasi 60 ppm kemudian pada 100 ppm mengalami penurunan dengan tingkat nilai penurunan tidak tajam. Isolat DU3 hampir sama seperti isolat DU8 yaitu mengalami kenaikan nilai µ sangat tajam pada konsentrasi 20 ppm dan mengalami penurunan agak tajam tajam nilai µ pada konsentrasi 60 ppm kemudian pada 100 ppm mengalami penurunan dengan tingkat nilai penurunan tidak tajam. Isolat DU4 kenaikan µ hampir sama dengan dua isolat yang lain yaitu pada konsentrasi 20 ppm mengalami kenaikan sangat tajam dan penurunan nilai µ yang tajam pula pada konsentrasi 60 ppm sedangkan pada konsentrasi 100 ppm nilai µ mengalami kenaikan dengan nilai yang kecil. Berdasarkan hasil yang telah diperoleh, kemampuan kapang dalam proses bioremediasi limbah uranium perlu diuji lebih lanjut karena kemampuannya yang dapat toleran dan tumbuh pada limbah uranium. Disamping itu pemakaian agen biologis dalam biremediasi limbah dapat menghemat biaya. KESIMPULAN 1. Setelah dilakukan isolasi kapang pada limbah cair uranium fase organik TBP kerosin, diperoleh 12 isolat yang terdiri dari 3 genus kapang yaitu, Rhihopus dan Penicilium. 2. Diperoleh 3 isolat kapang dengan nilai µ tertinggi yaitu pada konsentrasi 20 ppm pada isolat DU8, DU3 dan DU4 dengan nilai µ masing-masing isolat , ,

7 3. Ketiga isolat kapang ini diuji lebih lanjut untuk digunakan sebagai agen bioremediasi limbah cair uranium fase organik TBP-kerosin cair. DAFTAR PUSTAKA 1. DARMONO. Logam Dalam Sistem Makhluk Hidup. Jakarta: UI- Pres, Anonim a. Limbah Radioaktif diakses dari efinisi-limbah-b3-berdasarkan- BAPEDAL pada tanggal 3 Februari FARDIAZ, S. Polusi Air dan Udara. Yogyakarta: Kanisius : GANDJAR, I., R.A. SAMSON, K. VAN DEN TWEEL-VERMEULEN, A. OETARI and ISANTOSO Pengenalan kapang tropik umum. Jakarta: Yayasan Obor Indonesia. 5. SAMSON, R.A., E.S. HOEKSTRA, J.C. FRISVAD and O. FILTENBORG Introduction to food borne fungi. 4th ed. Netherlands: Ponsen & Looyen. 6. BARNETT, H.L. and B.B. HUNTER Illustrated marga of imperfect fungi. 4th ed. USA: Prentice-Hall, Inc. 271

8 272