BIOSTIMULASI DAN BIOAUGMENTATION UNTUK BIOREMEDIASI LIMBAH HIDROKARBON SERTA ANALISIS KEBERLANJUTAN HENNY PAGORAY

Transkripsi

1 BIOSTIMULASI DAN BIOAUGMENTATION UNTUK BIOREMEDIASI LIMBAH HIDROKARBON SERTA ANALISIS KEBERLANJUTAN HENNY PAGORAY SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

2 ABSTRACT Henny Pagoray, Biostimulation and Bioaugmentation of Bioremediation Hydrocarbon Wastes and the Sustainability Analysis. Supervised by Erliza Noor, Linawati Hardjito, Zainal Alim M, Bibiana Widiyawati L. The workshop wastes usually consists the mixture of lubricant oil, diesel oil, and gasoline which spill and contaminate soil. To overcome this problem it can be done by implementing bioremediaton. The application of this technology is expected to be sustainable in term of ecological, economical, and social aspects. The research objectives were to optimize the degradation of total petroleum hydrocarbon (TPH) by biostimulation and bioaugmentation, and to analyze bioremediation sustainability in term of ecological, economical, and social aspects. The biostimulation was done by adding compost at concentration of 10 %, 20 %, 30 % of contaminated soil. The bioaugmentation was done by adding a mixture of bacteria consisted of Arthrobacter simplex, Mycobacterium phlei, and Pseudomonas aeruginosa. Those techniques were optimized by using Response Surface Methodology (RSM). Futhermore the bioremediation sustainability was examined by applying multidimensional scaling method. The result showed that adding compost and bacteria at concentration of % and %, respectively gave the highest hydrocarbon degradation that was %. The TPH content after twelve weeks of treatment was 0.83 %, this value complied the government regulation that shoud be less than 1 %. The sustainability analysis indicated that the bioremediation was sustanable in term of ecological, economical and social aspects. Keywords: biostimulation, bioaugmentation, bioremediation, sustainability

3 BIOSTIMULASI DAN BIOAUGMENTATION UNTUK BIOREMEDIASI LIMBAH HIDROKARBON SERTA ANALISIS KEBERLANJUTAN HENNY PAGORAY Disertasi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor Pada Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

4 Judul Disertasi : Biostimulasi dan Bioaugmentation untuk Bioremediasi Limbah Hidrokarbon serta Analisis Keberlanjutan Nama : Henny Pagoray NRP : P Disetujui : Komisi Pembimbing Dr.Ir.Erliza Noor Ketua Dr.Ir.Linawati Hardjito, M.Sc. Anggota Dr.Ir. Zainal Alim Mas ud, DEA. Anggota Prof. Dr.Bibiana Widiyati Lay, M.Sc. Anggota Diketahui : Ketua Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan Dekan Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor Prof. Dr.Ir. Surjono Hadi Sutjahjo,MS. Prof.Dr.Ir. Khairil A.Notodiputro, MS Tanggal Ujian : 11 September 2009 Tanggal lulus :

5 Penguji pada ujian tertutup : Prof. Dr.Ir. Surjono Hadi Sutjahjo,MS. Dr. M. Yani Penguji pada ujian terbuka : Dr. Ir. Nono Saribanon, M.Si. Dr. Ir. Etty Riani, M.Si.

6 PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Biostimulasi dan Bioaugmentation untuk Bioremediasi Limbah Hidrokarbon serta Analisis Keberlanjutan adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau yang dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka dibagian akhir disertasi ini. Bogor, September 2009 Henny Pagoray NIM P

7 RINGKASAN Workshop (bengkel) merupakan salah satu tempat pemeliharaan dan perbaikan alat-alat transportasi. Kegiatan workshop menghasilkan buangan limbah berupa minyak pelumas, minyak diesel dan gasolin. Apabila masuk ke lingkungan, maka berpengaruh terhadap ekosistem. Secara umum tanah yang terkontaminasi hidrokarbon diolah dengan metode biologi. Pengolahan secara biologi dengan memanfaatkan mikroba sebagai pengolah limbah (bioremediasi) mengurangi bahan pencemar yang ada di lingkungan. Keberhasilan proses biodegradasi banyak ditentukan oleh kinerja mikroba yang dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan antara lain suhu, ph, kandungan air, dan ketersediaan nutrien. Pada dasarnya semua mikroba memerlukan karbon sebagai sumber energi untuk aktivitasnya. Pada kondisi sumber C telah tersedia dari hidrokarbon, maka senyawa lain menjadi faktor pembatas yaitu N dan P. Kadar unsur tersebut banyak menentukan pertumbuhan mikroba. Kompos dapat digunakan sebagai sumber mikroba dan bulking agent untuk bioremediasi. Untuk mengevaluasi keberlanjutan proses bioremediasi yang dihasilkan dari aplikasi teknik bioremediasi, perlu dilakukan analisis keberlanjutan. Penerapan metode bioremediasi diharapkan sesuai dengan konsep keberlanjutan dilihat dari dimensi ekologi, ekonomi dan sosial. Penelitian ini bertujuan untuk: 1. Memperoleh kondisi optimal degradasi TPH dengan biostimulasi kompos dan bioaugmentation menggunakan bakteri Arthrobacter simplex, Mycobacterium phlei dan Pseudomonas aeruginosa. 2. Melakukan analisis keberlanjutan bioremediasi limbah hidrokarbon dari hasil identifikasi atribut, ditinjau dari dimensi ekologi, ekonomi dan sosial. Penelitian optimasi degradasi total petroleum hidrokarbon dilaksanakan di laboratorium Teknologi Hasil Perikanan (THP) FPIK IPB, yaitu dengan perlakuan biostimulasi kompos dan bioaugmentation dengan penambahan bakteri Arthrobacter simplex, Mycobacterium phlei, Pseudomonas aeruginosa. Tahap awal dilakukan penelitian pendahuluan yaitu penambahan kompos 10 % w/w; 20 % w/w; 30 % w/w; dan inokulan dalam bentuk cair 5 % v/w; 10 % v/w; 15 % v/w. Perlakuan yang terbaik dilanjutkan dengan penelitian optimasi menggunakan metode respons surface methods (RSM), dengan perlakuan 30 % kompos + 15 % inokulan; 10 % kompos + 15 % inokulan; 30 % kompos + 5 % inokulan; 10 % kompos + 5 % inokulan; 20 % kompos + 10 % inokulan; % kompos + 10 % inokulan; 5.86 % kompos + 10 % inokulan; 20 % kompos % inokulan; 20 % kompos % inokulan. Kemudian dilakukan analisis keberlanjutan bioremediasi limbah hidrokarbon. Analisis keberlanjutan dilakukan di lokasi pengolahan limbah bengkel Kaltim Prima Coal (KPC) Kalimantan Timur. Tahapan penelitian dilanjutkan dengan penyusunan atribut dimensi ekologi, ekonomi, sosial budaya, dan dianalisis dengan metode multidimensional scaling. Hasil analisis faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap bioremediasi yaitu: kadar air tanah berada pada kisaran % %, masih berada pada kondisi yang sesuai untuk pertumbuhan mikroba. ph tanah pada batas yang sesuai, sehingga organisme dapat bekerja dengan baik untuk mendegradasi TPH. Suhu lingkungan 26 C 27 C sesuai untuk pertumbuhan mikroba. Rasio

8 C:N:P (%) yang ada dalam tanah setelah dianalisis yaitu (90:10:0.1) mampu mendegradasi TPH di bawah baku mutu (1%) yaitu 5.15 % menjadi 0.83 % pada minggu ke 12. Pada kompos teridentifikasi bakteri Azotobacter sp., Micrococcus roseus, Pseudomonas aeruginosa, Micrococcus agalis, Mycobacterium sp., Nocardia sp., Bacillus cereus, termasuk jenis bakteri yang mampu mendegradasi hidrokarbon. Hasil Analisis optimasi degradasi TPH dari bioremediasi yang dilakukan memberikan respon maksimum. Pengolahan data menggunakan SAS diperoleh nilai optimum untuk degradasi TPH pada kombinasi perlakuan kompos % dan bakteri % yang mampu mendegradasi TPH % pada minggu ke 12 di bawah 1 % sesuai KepMen LH Nomor 128 tahun Hasil bioremediasi limbah hidrokarbon di lapangan selama 3 bulan, TPH 1.5 % turun 1.0 % terdegradasi %. Hasil ini menjelaskan bahwa biostimulasi kompos dan bioaugmentation yang dilakukan di laboratorium dapat mempercepat degradasi TPH, dibandingkan dengan bioremediasi yang dilakukan di lapangan. Hasil analisis indeks keberlanjutan bioremediasi untuk limbah hidrokarbon dimensi ekologi 83.87, ekonomi 55.24, dan sosial 76.76, nilai tersebut lebih besar dari 50 yang artinya termasuk kategori berkelanjutan.

9 @ Hak Cipta milik IPB, tahun 2009 Hak Cipta dilindungi Undang-undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB

10 PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa, atas kasih dan limpahan berkatnya, sehingga penulisan disertasi ini dapat diselesaikan dengan judul Biostimulasi dan Bioaugmentation untuk Bioremediasi Limbah Hidrokarbon serta Analisis Keberlanjutan, yang merupakan salah satu syarat penyelesaian pendidikan program Doktor (S3) pada Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan (PSL), Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr.Ir. Erliza Noor selaku ketua komisi pembimbing, Ibu Dr.Ir. Linawati Hardjito, M.Sc., Bapak Dr.Ir. Zainal Alim Mas'ud, DEA., dan Ibu Prof.Dr. Drh. Bibiana W.Lay, M.Sc. selaku anggota komisi pembimbing atas segala perhatian dan bimbingannya sejak penyusunan proposal, penelitian, hingga selesai penyusunan disertasi ini. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada Rektor dan Dekan Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor beserta seluruh staf, atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk melanjutkan studi hingga selesai penulisan disertasi ini. Kepada Ketua Program Studi Pengelolaan Sumberdaya Alam dan Lingkungan Bapak Prof. Dr.Ir. Surjono H. Sutjahyo, MS, atas motivasi dan dorongan mulai dari awal diterima sebagai mahasiswa hingga penyelesaian disertasi ini. Terima kasih kepada Ibu Dr.Ir.Linawati Hardjito, M.Sc. yang telah membantu peneliti untuk melakukan penelitian di Laboratoriun Bioteknologi Perairan Departemen Teknologi Hasil Perairan (THP) Fakultas Perikanan IPB. Kepada Bapak Prof. Dr.Ir. Surjono H. Sutjahyo, MS. dan Bapak Dr. M. Yani yang telah memberikan saran dan perbaikan pada ujian tertutup, Ibu Dr. Ir. Nonon Saribanon M.Si., dan Ibu Dr.Ir. Etty Riani, M.Si., sebagai penguji pada ujian terbuka. Terima kasih kepada rekan-rekan S3 PSL angkatan 2003, rekan S2 THP angkatan 2005 atas kerjasamanya di Laboratorium THP FPIK IPB dan kepada semua pihak yang tidak dapat disebut, penulis mengucapkan banyak terima kasih atas segala bantun dan kerjasamanya.