Identifikasi Bakteri Pendegradasi Detergen pada Kolam Fakultatif IPAL Bojongsoang Bandung

Oleh: Tim Peneliti Mikrobiologi Lingkungan

Pendahuluan

Penggunaan deterjen sebagai bahan pembersih telah meningkat secara drastis seiring dengan pertumbuhan populasi dan industrialisasi. Data BPS menunjukkan konsumsi deterjen rumah tangga di Indonesia meningkat rata-rata 5-7% per tahun. Deterjen berisi surfaktan, terutama Linear Alkylbenzene Sulfonate (LAS), yang merupakan komponen utama pembersih sintetik dengan persentase 15-30% dari formulasi produk.

Limbah deterjen yang masuk ke perairan dapat menyebabkan masalah lingkungan serius. LAS bersifat sulit terdegradasi secara biologis, dapat mengganggu oksigen terlarut dalam air, mengurangi permeabilitas tanah, dan bersifat toksik bagi organisme akuatik pada konsentrasi tertentu. Karena sifat persistennya, LAS terakumulasi di rantai makanan dan berpotensi membahayakan kesehatan manusia.

Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) Bojongsoang merupakan salah satu fasilitas pengolahan limbah terbesar di Bandung yang melayani lebih dari 500.000 penduduk. Sistem pengolahan limbah di IPAL Bojongsoang menggunakan proses anaerobik, fakultatif, dan aerobik. Kolam fakultatif merupakan komponen penting dalam sistem ini, di mana proses degradasi biologis terjadi melalui aktivitas mikroorganisme.

Bakteri pendegradasi surfaktan telah dilaporkan memiliki kemampuan untuk memecah rantai alkilbenzene melalui mekanisme oksidasi, sehingga dapat mengurangi konsentrasi LAS dalam limbah. Penelitian ini bertujuan mengidentifikasi bakteri pendegradasi deterjen yang terdapat pada kolam fakultatif IPAL Bojongsoang guna memahami potensi bioremediasi alami yang terjadi pada pengolahan limbah deterjen.

Tinjauan Pustaka

Deterjen dan LAS

Deterjen adalah campuran berbagai bahan kimia yang berfungsi untuk membersihkan kotoran. Komponen utama deterjen adalah surfaktan, pembangun, alkali, pemutih, enzim, dan pewarna. Surfaktan merupakan komponen aktif yang bertanggung jawab atas sifat pembersih deterjen, dengan persentase terbesar dalam formulasi produk.

Linear Alkylbenzene Sulfonate (LAS) adalah surfaktan anionik yang paling banyak digunakan dalam deterjen rumah tangga dan industri. LAS memiliki struktur alkilbenzene dengan gugus sulfonat yang memberikan sifat anionik. Kehadiran LAS di perairan dapat menurunkan tegangan permukaan, mengganggu transfer oksigen, dan beracun bagi organisme akuatik pada konsentrasi di atas 0.5 mg/L.

Bakteri Pendegradasi LAS

Berbagai jenis bakteri telah diidentifikasi memiliki kemampuan mendegradasi LAS, di antaranya adalah Pseudomonas sp., Bacillus sp., Acinetobacter sp., dan beberapa jenis bakteri lain. Mekanisme degradasi LAS oleh bakteri melibatkan oksidasi rantai alkil, hidroksilasi cincin benzena, dan pemutusan ikatan sulfonat. Enzim yang terlibat dalam proses ini meliputi monooksigenase dan dioksigenase.

Kolam Fakultatif pada IPAL

Kolam fakultatif adalah salah satu unit pengolahan limbah yang menggabungkan proses aerobic dan anaerobik. Pada bagian permukaan kolam terjadi proses aerobic karena ketersediaan oksigen dari atmosfer, sedangkan pada bagian yang lebih dalam terjadi proses anaerobik. Kondisi ini memungkinkan berbagai jenis mikroorganisme dengan kebutuhan oksigen berbeda untuk berkembang biak dan berkontribusi dalam proses degradasi senyawa organik.

Metodologi

Lokasi dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL) Bojongsoang, Kabupaten Bandung pada periode Januari sampai dengan Maret 2022. Pengambilan sampel air limbah dilakukan pada kolam fakultatif pada kedalaman 0,5 meter di tengah kolam.

Isolasi dan Identifikasi Bakteri

Sampel air limbah diambil menggunakan botol steril sebanyak 500 mL pada tiga titik berbeda di kolam fakultatif. Isolasi bakteri dilakukan dengan menginokulasi sampel ke dalam medium mineral salt (MSM) yang mengandung deterjen 100 ppm sebagai sumber karbon tunggal, kemudian diinkubasi pada suhu 30C dengan pengocokan 150 rpm selama 7 hari. Isolat yang berhasil tumbuh kemudian dipurifikasi dengan metode streak plate pada medium nutrien agar (NA).

Identifikasi bakteri dilakukan melalui observasi morfologi koloni, pewarnaan Gram, serangkaian uji biokimia (katalase, oksidase, fermentasi dan oksidasi glukosa, produksi indol, reduksi nitrat, hidrolisis starch, dan motilitas), serta identifikasi berdasarkan "Bergey's Manual of Determinative Bacteriology".

Uji Kemampuan Degradasi Deterjen

Inokulum bakteri yang telah diidentifikasi dimasukkan ke dalam medium MSM dengan deterjen sebagai sumber karbon. Konsentrasi deterjen divariasikan: 100 ppm, 200 ppm, 300 ppm, dan 400 ppm. Pengukuran sisa konsentrasi deterjen dilakukan setiap 24 jam menggunakan metode MBAS (Methylene Blue Active Substances). Persentase degradasi dihitung dengan rumus: (C - C) / C 100%, di mana C adalah konsentrasi awal deterjen dan C adalah konsentrasi setelah inkubasi waktu t.

Hasil dan Pembahasan

Isolasi Bakteri dari Kolam Fakultatif IPAL Bojongsoang

Hasil isolasi dari sampel kolam fakultatif IPAL Bojongsoang menghasilkan tiga isolat bakteri yang mampu tumbuh pada medium dengan deterjen sebagai sumber karbon tunggal. Ketiga isolat ini diberi kode isolat BD1, BD2, dan BD3. Semua isolat memiliki morfologi koloni yang berbeda baik dalam bentuk, warna, maupun tekstur.

Hasil Uji Biokimia dan Identifikasi Bakteri

Hasil uji biokimia dari ketiga isolat menunjukkan bahwa BD1 positif terhadap uji katalase, fermentasi glukosa, reduksi nitrat, hidrolisis starch, dan motilitas, namun negatif terhadap uji oksidase, oksidasi glukosa, dan produksi indol. Berdasarkan karakter morfologi dan biokimia ini, BD1 diduga termasuk dalam genus Bacillus.

Isolat BD2 menunjukkan hasil positif pada uji katalase dan reduksi nitrat, namun negatif pada uji lain. Karakteristik ini menunjukkan kemiripan dengan genus Acinetobacter. Sedangkan isolat BD3 yang positif pada uji katalase, oksidase, oksidasi glukosa, produksi indol, reduksi nitrat, dan motilitas diduga termasuk dalam genus Pseudomonas.

Hasil Uji Kemampuan Degradasi Deterjen

Hasil uji degradasi deterjen oleh ketiga isolat bakteri ditampilkan pada tabel berikut:

Konsentrasi Deterjen (ppm)	Persentase Degradasi BD1 (%)	Persentase Degradasi BD2 (%)	Persentase Degradasi BD3 (%)
100	82,3	71,5	75,4
200	78,5	65,2	70,8
300	65,3	52,1	58,7
400	54,7	42,3	49,2

Pembahasan

Penemuan bakteri pendegradasi deterjen pada kolam fakultatif IPAL Bojongsoang menunjukkan bahwa proses adaptasi mikroba telah terjadi secara alami di lingkungan tersebut. Kehadiran deterjen dalam limbah yang masuk ke IPAL secara kontinu telah memicu seleksi bakteri-bakteri yang memiliki kemampuan metabolik untuk memanfaatkan deterjen sebagai sumber karbon dan energi.

Bacillus sp. (isolat BD1) menunjukkan kemampuan degradasi tertinggi di antara ketiga isolat. Hal ini diduga berkaitan dengan kemampuan Bacillus dalam membentuk endospora yang memungkinkan bertahan hidup pada kondisi lingkungan yang ekstrem, termasuk pada konsentrasi deterjen yang relatif tinggi. Selain itu, Bacillus juga dikenal menghasilkan berbagai enzim hidrolitik yang berperan dalam pemecahan struktur molekul kompleks.

Kemampuan degradasi yang ditunjukkan oleh isolat-isolat dari kolam fakultatif IPAL Bojongsoang memiliki implikasi penting dalam pengelolaan limbah deterjen. Bakteri pendegradasi deterjen ini berpotensi dikembangkan sebagai agen bioremediasi untuk meningkatkan efisiensi pengolahan limbah deterjen di IPAL.

Namun, perlu dicatat bahwa efektivitas degradasi bakteri dipengaruhi oleh berbagai faktor lingkungan seperti suhu, pH, ketersediaan oksigen, dan konsentrasi deterjen. Pada konsentrasi deterjen di atas 400 ppm, aktivitas bakteri menurun secara signifikan, mengindikasikan batas toleransi toksisitas dari isolat-isolat yang ditemukan.

Kesimpulan

Penelitian ini berhasil mengidentifikasi tiga isolat bakteri pendegradasi deterjen dari kolam fakultatif IPAL Bojongsoang, Bandung. Berdasarkan analisis morfologi dan uji biokimia, isolat-isolat ini diduga termasuk dalam genus Bacillus (BD1), Acinetobacter (BD2), dan Pseudomonas (BD3).

Isolat Bacillus sp. (BD1) menunjukkan kemampuan degradasi deterjen tertinggi dengan persentase degradasi mencapai 78,5% pada konsentrasi 200 ppm setelah inkubasi selama 7 hari. Kemampuan ini diikuti oleh Pseudomonas sp. (BD3) dan Acinetobacter sp. (BD2).

Kemampuan degradasi bakteri menurun seiring dengan peningkatan konsentrasi deterjen awal, yang menunjukkan efek toksik dari konsentrasi tinggi deterjen terhadap aktivitas bakteri. Konsentrasi deterjen optimum untuk degradasi oleh bakteri-bakteri yang ditemukan adalah sekitar 200 ppm.

Penemuan bakteri pendegradasi deterjen di kolam fakultatif IPAL Bojongsoang menunjukkan bahwa proses adaptasi mikroba telah terjadi secara alami di lingkungan tersebut. Bakteri-bakteri ini berpotensi dikembangkan sebagai agen bioremediasi untuk meningkatkan efisiensi pengolahan limbah deterjen di IPAL.

Daftar Pustaka

1. Bergey, D.H., Holt, J.G., Krieg, N.R., & Sneath, P.H.A. (1994). Bergey's Manual of Determinative Bacteriology (9th ed.). Williams & Wilkins.
2. Pratama, R. (2019). Konsorsium Pseudomonas aeruginosa dan Bacillus cereus untuk degradasi Linear Alkylbenzene Sulfonate (LAS). Jurnal Mikrobiologi Indonesia, 24(3), 217-223.
3. Sari, P., Utama, M.S., & Wibowo, D. (2018). Degradasi Linear Alkylbenzene Sulfonate (LAS) oleh Bacillus subtilis. Jurnal Teknologi Lingkungan, 19(2), 145-152.
4. Sudiana, I.M., & Darmawan, M.G. (2020). Mikrobiologi Lingkungan dan Aplikasinya. UGM Press.
5. Tambunan, A.H. (2018). Teknologi Pengolahan Air Limbah. Erlangga.
6. Yunita, S., & Handayani, S. (2021). Uji aktivitas degradasi deterjen oleh bakteri isolat dari Sungai Citarum. Jurnal Penelitian Sains dan Teknologi, 12(1), 45-52.

```