0
LAPORAN TAHUNAN/AKHIR
PENELITIAN FUNDAMENTAL
Tahun ke 2 dari rencana 2 tahun
Ketua/Anggota Tim:
Dr. Tri Retnaningsih Soeprobowati, MAppSc. (0029046405)
Dra. Riche Hariyati, MSi. (0021036106)
UNIVERSITAS DIPONEGORO
November 2013
POTENSI MIKROALGA SEBAGAI AGEN
BIOREMEDIASI DAN APLIKASINYA
DALAM PENURUNAN KONSENTRASI
LOGAM BERAT PADA INSTALASI
PENGOLAH AIR LIMBAH INDUSTRI
Kode/Nama Rumpun Ilmu:
113/ Biologi
Dibiayai oleh Direktur Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Direktorat Jenderal
Pendidikan Tinggi (Ditlitabmas Ditjen Dikti) Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan
Tahun Anggaran 2013, melalui DIPA No DIPA -023.04.2.189815/2013 tanggal 05 Desember
2012.
1
2
RINGKASAN
Bioremediasi adalah proses pembersihan lingkungan dari bahan pencemar
secara biologi dengan memanfaatkan organisme, baik secara in-situ maupun ex-situ.
Pada awal perkembangannya, bioremediasi hanya memanfaatkan mikroorganisme,
namun sekarang sudah lebih meluas seperti halnya aplikasinya pada perairan tawar,
laut maupun terestrial dan merupakan area multidisipliner. Proses bioremediasi
menggunakan bakteri, khamir, jamur, alga dan tumbuhan tingkat tinggi guna
mengatasi tumpahan minyak maupun logam berat. Fikoremediasi adalah
pemanfaatan makroalga atau mikroalga untuk remediasi lingkungan. Namun
penggunaan istilah fikoremediasi akhir-akhir ini cenderung untuk proses perbaikan
lingkungan dengan mengaplikasikan proses biologi khususnya mikroalga. Penelitian
ini bertujuan untuk Mengkaji pertumbuhan populasi Chlorella. pyrenoidosa,
Chaetoceros calcitrans, Porphyridium cruentum dan Spirulina platensis pada
limbah tekstik, plastik, dan lindi yang dijadikan media kultur; menganalisis
bioremoval Total Nitrogen (TN), Total Fosfor (TP) dan logam berat Pb, Cd, Cr, dan
CU, serta kandungan klorofil-a ; membandingkan mikroalga khususnya Chlorella.
pyrenoidosa, Chaetoceros calcitrans, Porphyridium cruentum dan Spirulina
platensis dalam remediasi limbah tekstik, plastik, dan lindi; dan menganalisis Bio
Concentration Factor (BCF) dari Chlorella. pyrenoidosa, Chaetoceros calcitrans,
Porphyridium cruentum dan Spirulina platensis dalam remediasi limbah tekstik,
plastik, dan lindi. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka mikroalga mampu
tumbuh pada limbah industri plastik, tekstil, dan lindi namun pertumbuhan
populasinya lebih rendah dibandingkan dengan kontrol. Setelah hari ke 7, ada
kecenderungan kenailan populasi siering dengan penurunan konsentrasi logam berat. Mikroalga mampu meremediasi logam berat Pb, Cd, Cr, dan Cu dari limbah industri
plastik, tekstil, dan lindi. Chlorella pyrenoidosa mempunyai kemampuan
bioremoval paling tinggi, khususnya pada Cd limbah plastik (91,28%), Cu limbah
tekstil (84,07), Pb limbah plastik (83,08%), Pb limbah tekstil (80,08%). Chaetoceros
calcitrans memiliki kemampuan bioremoval Cd 87,27% sedangkan Spirulina
platensis kemampuan bioremival terhadap logam berat < 80%. C.pyrenoidosa, P. cruentum, S. platensis dan C. calcitrans merupakan bioakumulator logam berat.
Ditinjau dari BCF, maka akumulasi tertinggi logam berat pada hari ke 15 pada batch
limbah tekstil yang dijumpai pada C. pyrenoidosa adalah untuk Cd>Cu>Cr>Pb
sedangkan pada batch plastik BCF mulai dari tertinggi adalah Pb, Cu, Cr, dan Cd.
Pengembangan penelitian lanjutan perlu memperhatikan jumlah sel inokulan yang
diberikan di awal pengembangan batch kultur mikroalga agar perubahan populasi
mikroalga yang terjadi lebih mereflesikan pengaruh logam berat pada limbah.
Perubahan anatomi mikroalga setelah terpapar logam berat juga harus dianalisis
untuk mengetahui dampak toksisitas logam berat.
Key words: bioremediasi, fikoremediasi, mikroalga , logam berat, BCF
3
PRAKATA
Fikoremediasi merupakan aplikasi mikroalga dalam meremediasi perairan.
Penggunaan istilah fikoremediasi baru dimulai tahun 2000an. Mikroalga memiliki
peranan penting dalam ekosisitem perairan. Peranannya sebagai produser primer
menjadikan organism lain pada trofik di atasnya sangat tergantung kepada
mikroalga, tidak hanya sebagai sumber makanan, namun juga penyediaan oksigen
perairan.
Penelitian mengenai potensi mikroalga untuk remediasi perairan sudah banyak
dilakukan, namun belum ada penelitian yang membandingkan potensi mikroaga dari
divisi berbeda dalam remediasi logam berat. Oleh karena itu, maka penelitian ini
dilakukan guna landasan dalam aplikasinya untuk menurunkan konsentrasi logam
berat pada instalasi pengolah limbah industri.
Penelitian ini juga mendukung pengembangan pembelajaran berbasis riset,
maka penelitian ini sangat mendukung dalam mata kuliah yang diampu peneliti baik
program S1 maupun S2), yaitu Bioremediasi dan Ekologi Eksperimental (Program
Magister Biologi UNDIP), Protista, Ilmu Lingkungan, Ekologi Akuatik dan
Algologi (Program Studi Biologi UNDIP).
Terima kasih kami sampaikan kepada Departemen Pendidikan Nasional
melalui Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, yang telah memberikan dana
penelitian Riset Fundamental dengan Nomor Kontrak: 154b-6/UN7.5/2013 tanggal
15 Februari 2013. Terima erima kasih juga kami sampaikan kepada mahasiswa yang
terlibat dalam penelitian ini: F. Setyaningsih, Her Nur Yoga, Danu Maulana, Eko
Bambang Fitriyanto, Kenanga Sari, Filemon Jalu
Banyak kekurangan dan kelemahan yang menjadikan tantangan dalam
penelitian. Informasi yang tersaji ini diharapkan memberikan kontribusi penanganan
pencemaran logam berat.
Semarang, November 2013
Dr. Tri R. Soeprobowati
4
DAFTAR ISI
halaman
HALAMAN SAMPUL
HALAMAN PENGESAHAN 1
RINGKASAN 2
PRAKATA 3
DAFTAR ISI 4
DAFTAR TABEL 5
DAFTAR GAMBAR 5
BAB 1. PENDAHULUAN 6
Latar Belakang 6
Permasalahan yang diteliti 8
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 10
BAB 3. TUJUAN DAN MANFAAT PENELITIAN 24
BAB 4. METODE PENELITIAN 25
BAB 5. HASIL DAN PEMBAHASAN 32
BAB 6. KESIMPULAN DAN SARAN 54
DAFTAR PUSTAKA 55
5
DAFTAR TABEL
Tabel halaman
1 Perbandingan adsorpsi dan biosorpsi ion logam berat antara
immobilized nonliving cells dengan immobilized living cells
11
2 Biomass dan biosorben perbandingan kapasitas biosorpsi
beberapa alga dan jamur
22
3 Studi komperatif rekoveri logam berat dengan menggunakan
organisme
23
4 Komposisi pupuk yang digunakan untuk kultur mikroalga 27
5 Konsentrasi logam berat air limbah industri tekstil dan plastik 33
6 Bioremoval logam berat oleh 4 jenis mikroalga 40
7 Bioakumulasi logam berat oleh mikroalga 51
8 Luaran Penelitian Fundamental Tahun 2013 52
9 Mahasiswa Yang Terlibat Dalam Penelitian 53
DAFTAR GAMBAR
Tabel halaman
1 Restocking mikroalga dan aklimatisasi sebelum ditumbuhkan
dalam media kultur limbah industri
26
2 Persiapan limbah cair industri yang akan digunakan sebagai
media tumbuh mikroalga
26
3 Kultur hari ke 0 Chlorella pyredoidosa (warna hijau) dan
Porphyridium cruentum(warna merah)
28
4 Kultur hari ke 0 Spirulina platensis 28
5 Pemantauan populasi mikroalga setiap hari 29
6 Kerangka pikir dan tahapan penelitian 31
7 Pertumbuhan populasi Chlorella pyrenoidosa pada media limbah
tekstil, plastik, dan lindi
35
8 Pertumbuhan populasi Porphyridium cruentum pada media
limbah tekstil, plastik, dan lindi
36
9 Pertumbuhan populasi Spirulina platensis pada media limbah
tekstil, plastik, dan lindi
38
10 Pertumbuhan populasi Chaetoceros calcitrans pada media
limbah tekstil, plastik, dan lindi
38
11 Bioremoval logam berat industri oleh Chlorella pyrenoidosa 43
12 Bioremoval logam berat industri hari ke 4 dan 17 oleh
Porphyridium cruentum
44
13 Bioremoval logam berat industri oleh Spirulina platensis 45
14 Bioremoval logam berat industri oleh Chaetoceros calcitrans 46
6
BAB 1. PENDAHULUAN
Latar Belakang
Bioremediasi adalah proses pembersihan lingkungan dari bahan pencemar
secara biologi dengan memanfaatkan organisme, baik secara in-situ maupun ex-situ
(Crawford & Crawford, 2005). Pada awal perkembangannya, bioremediasi hanya
memanfaatkan mikroorganisme, namun sekarang sudah lebih meluas seperti halnya
aplikasinya pada perairan tawar, laut maupun terestrial dan merupakan area
multidisipliner. Proses bioremediasi menggunakan bakteri, khamir, jamur, alga dan
tumbuhan tingkat tinggi guna mengatasi tumpahan minyak maupun logam berat.
Bioremediasi merupakan teknologi yang sedang berkembang oleh karena itu maka
penelitian harus terus dilakukan dan dikembangkan guna mengatasi problem
lingkungan yang semakin kompleks (Bathnagar & Kumari, 2013).
Fikoremediasi adalah pemanfaatan makroalga atau mikroalga untuk
remediasi lingkungan (Olguin, 2003). Namun penggunaan istilah fikoremediasi
akhir-akhir ini cenderung untuk proses perbaikan lingkungan dengan
mengaplikasikan proses biologi khususnya mikroalga (Sivasubramanian et.al., 2012,
Soeprobowati & Hariyati, 2013a). Banyak penelitian telah