14-mikroorganisme dan lingkungan

By:
Nimas Mayang Sabrina S., STP, MP, MSc

Outline
-> Sejarah
-> Mikroba Lingkungan
-> Bioremediasi

2800 SM India, Kepulauan Orkney (Scotland), Pulau
Crete dan Lembah Eufrat telah membuat
saluran pembuangan limbah cair rumah
tangga.
Awal Masehi
Roma membangun tandon air bersih dengan
saluran dari pipa timah.
Awal abad 4M
Roma telah didirikan jamban umum di pusat-pusat
aktivitas penduduk.
Abad 6 M
Kertas toilet (tisu) sudah digunakan di Cina.
2500 SM Pipa berbahan logam digunakan di Mesir dan 2000 SM
di istana Knossos Crete.

• 1665 Robert Hooke menggunakan lensa sederhana untuk
melihat sel mati dari tutup botol (gabus).
• 1676 Anthony van Leuwenhoeck mampu melihat benda
menggunakan mikroskop sederhana hingga perbesaran
~300-500.
• 1841 Ignaz Semmelweis (Austria) memulai karir untuk
dokter rumah sakit bersalin, dan menyadari kematian ibu
dan anak setelah persalinan 18% berasal dari infeksi darah
oleh streptococcus. ---pelopor sanitasi.
• 1859 Louis Pasteur menggunakan tabung gelas leher
angsa yang menghubungkan udara luar dengan bejana
berisi kaldu yang sudah direbus.

1970-an, dikenalkan mikrobiologi lingkungan dengan
pokok tinjauan pada kesehatan masyarakat dan
lingkungan dan terus berkembang hingga mencakup
bidang yang luas dan berkait dengan bidang ilmu lainnya.
Hurst et al. (1997) mendefinisikan bahwa mikrobiologi
lingkungan merupakan studi tentang keberadaan mikroba
pada lingkungan alami maupun buatan.
Maier et al. (1999) mikrobiologi lingkungan didefinisikan
sebagai ilmu yang mempelajari pengaruh penerapan mikroba
pada lingkungan, aktivitas, kesehatan dan kesejahteraan
manusia.

Ekologi Mikroba
•
Bidang yang erat terkait dan seringkali dipersepsikan sama
dengan mikrobiologi lingkungan yaitu: EKOLOGI MIKROBA
Ekologi mikroba yaitu ilmu yang mempelajari interrelasi
atau interaksi antara mikroba dengan lingkungannya baik
lingkungan biotik maupun abiotik.

Outline
-> Sejarah
-> Mikroba Lingkungan
-> Bioremediasi

Mikroba Lingkungan
Mikroba yang paling
banyak berperan dalam
lingkungan

Mikroba Lingkungan
1. Archaea
merupakan bakteri yang dapat hidup pada
kondisi yang ekstrim
A. Mikroba Termofilik
•Organisme prokariot (bakteri, alga hijau-biru)
lebih toleran terhadap temperatur tinggi
dibanding eukariot
•Termofil: organisme yg tumbuh pd >55 o C
•Termofil ekstrim : Tumbuh di atas 75 o C
•Termofil moderat : temp 55 - 75 o C

Mikroba Lingkungan
B. Mikroba Barofilik
‣ Lingk tekanan hidrostatik tinggi umumnya ditemukan di
perairan dalam dan di pengeboran sumur dalam
‣ Di lingkungan akuatik, tekanan meningkat +1 atm untuk setiap
10 m kedalaman
‣ Pd bbrp sumur minyak bumi, tekanan mencapai 400 atm dan
temp 60 – 105 o C
‣ Mikroba barofilik : mikroba yg hidup di lingk dgn tekanan tinggi
* tekanan 400 – 500 atm : barofilik
* tekanan 1 - < 400 atm : eurybaric / baroduric
(barotolerant)
‣ Pseudomonas bathycetes mampu mentoleransi tekanan 1.000
atm

Mikroba Lingkungan
C. Mikroba Xerofilik
• Mikroba : bakteri, yeast, fungi, alga selain mikroba
halofilik ekstrim
• Laju pertumb mikroba xerofilik biasanya lebih
lambat dan waktu germinasi spora lebih pendek
drpd mikroba non-xerofilik
• Torulopsis halonitratophila yg diisolasi dr fermentasi
kecap mrpk yeast halofilik , obligat pd 30 o C tetapi
dia juga ditemukan halotolerant pd 20 o C
• Jadi sifat2 mikroba spt ini bervariasi dlm temp dan
aw

Mikroba Lingkungan
D. Mikroba Halofilik Ekstrim
Contoh bakteri halofilik ekstrem yg tumbuh dalam NaCl
jenuh adl archaebacteria Gram -- Halobacterium dan
Halococcus. Konsentrasi NaCl minimum 2,5 – 3.0 M dan
optimal 4 – 5 M NaCl
Kedua bakteri di atas tidak autolisis meskipun pd medium
dgn konsentrasi garam rendah atau dalam akuades.
Struktur permukaan sel yang kaku dan tebal mengandung
polisakarida dgn rasio 1/3 sampai ½ drpd struktur
Polisakarida tersusun dr asam uronat dari glukosamin dan
galaktosamin, dan asam uronat diduga memiliki fungsi yg
sama dengan asam muramat dalam dinding sel eubacteria

Mikroba Lingkungan
2. Fungi
• Cendawan : organisma berfilamen, non-fotosintetik,
merupakan organisma heterotrofik, eukaryotik.
Struktur satuan selulernya berupa hifa yang
merupakan bentukan seperti benang tubular,
tunggal.
• Dinding sel cendawan tersusun oleh khitin mikrofibril
semikristalin yang terpadu dengan mathriks amorf -
glukan, mungkin juga protein
• Secara umum talus cendawan terdiri dari 2 bagian
yaitu miselium dan spora. Sebagaimana diutarakan
di atas bahwa miselium tersusun oleh jalinan hifa.
• Dalam lingkungan berfungsi sebagai dekomposer

Kerusakan buah strawberry akibat fungi

Mikroba Lingkungan
3. Simbiosis antara:
Jamur
Bakteri
Organisme tingkat tinggi

Interaksi bakteri-tumbuhan,
infeksi
Agrobacterium tumefaciens (kiri),
pembentukan bintil akar akibat
interaksi Rhizobium-tumbuhan
(tengah dan kanan).

Koloni mikroba dari
tanah pada perakaran
tumbuhan yang berbeda

Interaksi tumbuhan Rhododendron dengan lichene

Lichene pada permukaan batuan

Lichene pada permukaan batuan

Outline
-> Sejarah
-> Mikroba Lingkungan
-> Bioremediasi

Limbah pencemar di lingkungan

Berbagai metode penanggulangan
limbah pencemar
• Secara fisik
• Secara kimiawi
• Secara biologi
– Bioteknologi pengolahan limbah
pencemar (Bioremediasi)

Bioremidiasi
Bioremediasi merupakan suatu upaya
pemulihan kondisi lingkungan dengan
menggunakan aktivitas biologis untuk
mendegradasi dan/atau menurunkan toksisitas
dari berbagai senyawa pencemar.
Mikroorganisme dari kelompok bakteri,
khamir, dan kapang merupakan kelompok
utama yang berperan penting dalam
bioremediasi limbah pencemar di lingkungan
This Powerpoint is hosted on www.worldofteaching.com
Please visit for 1000+ free powerpoints

Bioremidiasi
Teknologi bioremediasi oleh mikroba merupakan hasil
pemikiran yang sistematik dari integrasi berbagai bidang
ilmu, antara lain mikrobiologi, ekologi, fisiologi, biokimia,
dan genetika yang dipadukan dengan menggunakan
prinsip rekayasa untuk memaksimumkan reaksi metabolik
mikroba yang diinginkan dalam pemulihan lingkungan
yang tercemar.
Pemahaman tentang mikrobiologi dan lingkungannya
merupakan faktor penting dalam perkembangan teknologi
biodegradasi.
Kunci utama penentu keberhasilan pengolahan limbah
pencemar di lingkungan secara biologi adalah mengetahui
faktor-faktor yang berinteraksi dalam biodegradasi itu
sendiri.

Advantages of bioremediation
• Can be done on site
• Keeps site disruption to a minimum
• Eliminates transportation cost and liabilities
• Eliminates waste permanently
• Eliminates long term liability
• Biological systems, often less expensive, are used
• Can be coupled with other treatment techniques
into a treatment train

Bioremediasi didasarkan pada suatu
pemahaman atas tiga prinsip utama yaitu:
(1) pengetahuan tentang fisiologi mikroba meliputi proses
metabolisme yang mengarah pada detoksifikasi senyawa
berbahaya dan pengendalian genetik mikroba yang
mengontrol fungsi-fungsi tersebut;
(2) pengetahuan tentang ekologi mikroba yang meliputi
struktur dan fungsi dari komunitas mikroba di alam;
(3) pengetahun tentang kerekayasaan (engineering) yaitu caracara
aplikasi proses-proses metabolisme mikroba di alam
sesuai dengan yang diinginkan.

Bioremediasi mempunyai dua tujuan yaitu
menstimulasi pertumbuhan mikroba baik yang indigenus
yaitu mikroba asli maupun non indigenus non indigenus
atau mikroba yang sengaja dimasukkan dari luar ke
daerah yang terkontaminasi, dan
menciptakan kondisi lingkungan yang sesuai untuk
meningkatkan intensitas kontak langsung antara mikroba
dengan senyawa kontaminan di lingkungan baik yang
terlarut maupun yang terikat oleh partikel untuk
mengalami biotransformasi, biodegradasi, bahkan sampai
biomineralisasi.

Keberhasilan bioremediasi bergantung
pada banyak faktor diantaranya
• karakteristik substrat pencemar yang akan
didegradasi oleh mikroba.
• keanekaragaman mikroba indigenus dan non
indigenus potensial pendegradasi limbah pencemar,
• faktor biotik dan abiotik lingkungan yang
mempengaruhi aktivitas biodegradasi limbah
pencemar

Aplikasi kajian mikroba dalam bioremediasi
limbah pencemar di lingkungan meliputi :
• Eksplorasi mikroba potensial dari lingkungan alami
terutama dari kawasan tercemar.
• Isolasi, karakterisasi, dan identifikasi mikroba potensial
pendegradasi limbah pencemar.
• Uji aktivitas mikroba dalam mendegradasi limbah
pencemar.
• Pengukuran faktor-faktor yang memengaruhi proses
degradasi oleh mikroba
• Studi mekanisme interaksi mikroba dengan substrat
pencemar
• Pencarian kondisi optimum yang dibutuhkan oleh mikroba
dalam mendegradasi limbah pencemar.

Aplikasi kajian mikroba dalam bioremediasi
limbah pencemar di lingkungan meliputi :
• Deteksi hasil metabolisme dari proses biodegradasi.
• Eksplorasi gen-gen yang bertanggung jawab dalam proses
biodegradasi.
• Pengembangan metode pembuatan konsorsium mikroba
potensial pendegradasi limbah pencemar
• Pengembangan metode inokulasi mikroba potensial ke
lingkungan tercemar.
• Monitoring viabilitas dan aktivitas mikroba (indigenus dan
non indigenus) dalam mendegradasi limbah pencemar.

Hasil penelitian
Aplikasi metode bioremediasi dalam
penanggulangan pencemaran memberikan hasil
yang bervariasi
– Memacu
– Menghambat ???
– Tidak berpengaruh ???
Bioremediasi tetap merupakan alternatif yang paling aman
meskipun membutuhkan biaya yang mahal

Bioremediation technologies can be
broadly classified as :
– Ex situ technique
• Are those treatment modalities which involve the physical
removal of the contaminated material to another area
(possibly within the site) for treatment
• Examples : Bioreactors, land farming, composting, some
form of solid phase treatment
– In situ technique
• Involve treatment of the contaminated material in place
• Examples : Bioventing for the treatment of contaminated
soils and biostimulation of indigenous aquifer
microorganism

Bioremediation treatment technologies
Treatments
Definition
Bioaugmentation Addition of bacterial cultures to a
contaminated medium; frequently used in
bioreactors and ex situ systems
Biofilters
Biostimulation
Bioreactors
Bioventing
Use of microbial stripping columns to treat
air emission
Stimulation of indigenous microbial
populations in soils and/ or ground water;
may be done in situ or ex situ
Biodegradation in a container or reactor;
may be used to treat liquids or slurries
Methods of treating contaminated soils by
drawing oxygen through the soil to
stimulate microbial growth and activity

Bioremediation treatment technologies
Treatments
Definition
Composting
Land farming
Aerobic, thermophilic treatment
process in which contaminated
materials is mixed with a bulking
agent; can be done using static piles,
aerated piles, or continuously fed
reactor
Solid-phase treatment systems for
contaminated soils; may be done in
situ or in a constructed soil treatment
cell

Pencemaran di lingkungan
Bioremediasi
Biodegradasi
Mikroorganisme
Jenis substrat
Faktor lingkungan yang menjamin
Survival mikroba dan interaksinya
Monitoring

Metode bioremediasi

Metode bioremediasi in situ

Tahapan bioremediasi tanah

Tahapan bioremediasi tanah

Eksplorasi mikroba potensial
• Eksplorasi mikroba potensial yang dapat
digunakan sebagai agen dalam bioremediasi
umumnya dilakukan pada lingkungan yang
terkontaminasi oleh limbah pencemar baik di
tanah maupun di perairan.
• Kegiatan tersebut diarahkan selain untuk
mendapatkan koleksi isolat mikroba indigenus juga
untuk mengurangi kemungkinan terjadinya
interaksi negatif ketika dilakukan penambahan
mikroba potensial tersebut ke suatu lingkungan
tercemar.