jurusan teknologi industri pertanian … abstrak... · pengujian dan karakterisasi morfologi...
TRANSCRIPT
i
PENGUJIAN DAN KARAKTERISASI MORFOLOGI BAKTERI POTENSIAL
PENDEGRADASI DIBENZOTHIOPHENE (DBT) PADA TANAH YANG
TERKONTAMINASI MINYAK BUMI DI SAMBOJA KALIMANTAN TIMUR
SKRIPSI
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknologi
Pertanian pada Program Studi Teknologi Industri Pertanian
Oleh:
BIMBY ISSASSAM
1011205034
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS UDAYANA
2016
ii
Bimby Issassam (1011205034). Pengujian dan karakterisasi morfologi bakteri
potensial pendegradasi dibenzothiophene (DBT) yang diisolasi dari tanah yang
terkontaminasi minyak bumi di Samboja Kalimantan Timur. Di bawah
bimbingan Ir. Ida Bagus Wayan Gunam, MP., Ph.D dan Dr. Ir. Ni Made
Wartini, MP
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui tingkat degradasi dan identifikasi
bakteri pendegradasi sulfur minyak bumi yang potensial. Sepuluh Isolat diuji aktivitas
biodesulfurisasinya dengan sistem dua fase, yaitu dengan menggunakan media
Mineral Salt Sulfur Free dan Dibenzothiophene 200 ppm dalam Tetradecane sebagai
model minyak bumi. Isolat tersebut diinkubasi selama 4 hari (96 jam) pada suhu 37oC
dan residu Dibenzothiophene dianalisis menggunakan Gas Chromatography,
Pengujian tersebut dilakukan dengan masing-masing ulangan sebanyak dua kali. Isolat
yang memiliki tingkat degradasi tertinggi di uji morfologi. Hasil penelitian
menunjukkan bahwa isolat SBJ 8 memiliki tingkat degradsi dibenzothiophene teringgi
dengan rata-rata nilai Optical Density pada panjang gelombang 660 nm sebesar 1.169
(OD660) serta dapat mendegradasi senyawa DBT 200 ppm dalam Tetradecane dengan
rata-rata 80,82 %, Morfologi berbentuk bulat (cocus).
Kata kunci: Dibenzothiophene, biodesulfurisasi, bakteri potensial, morfologi, SBJ8
iii
Bimby Issassam (1011205034). An Experiment and Characteristic Morfology of
potential degradation bacteria of dibenzothiophene (DBT) that had been isolated
from the soil where were contaminated with the crude oil in Samboja
Kalimantan Timur. Under supervision of Ir. Ida Bagus Wayan Gunan, MP.,
Ph.D and Ir. Ni Made Wartini, MP
Abstract
This study aimed to determine the level of degradation of potential sulfur
aromatic degrading bacteria. 10 Isolates were tested for their biodesulfurization
activity with a two-phase system. First, it used media Mineral Salt Sulfur-Free (the
liquid phase) and Second, Dibenzothiophene 200 ppm in the Tetradecane as a model
of aromatic (oil phase). Isolates were incubated for 4 days (96 hours) at 37°C and
analyzed using Gas Chromatography, the experiment is carried out with every phase
repeated twice. Isolate which has the highest rate of degradation test were identified
with morphological of bacteria. The results showed that isolates the SBJ 8 has the
highest rate of degradation of dibenzothiophene by the average absorbance (OD660
nm), 1.169 (OD 660 nm). and degrades the compounds DBT 200 ppm in Tetradecane,
with average 80.82%. and test morphology shaped cocus
Keywords: Dibenzothipohene, Biodesulfurization, Bacteria Potential, Morphology,
SBJ8
iv
RINGKASAN
Minyak bumi telah digunakan oleh manusia sejak 5000 tahun SM, produksi
dan konsumsi energi primer dunia menunjukkan peningkatan yang tinggi. Penggunaan
energi fosil terutama minyak bumi diakui mempunyai manfaat yang luas yaitu sebagai
bahan bakar utama pada kehidupan manusia namun juga mempunyai dampak yang
negatif yaitu hasil pembakaran dari minyak bumi menghasilkan emisi NOx yang
dapat menyebabkan iritasi pada mata yang menyebabkan rasa pedih dan berair dan gas
belerang oksida atau sering ditulis dengan SOx mempunyai sifat reaktif dengan uap
udara yang ada di udara untuk membentuk asam sulfat atau H2SO4.. Apabila asam
sulfat dan asam sulfit turun ke bumi bersama-sama dengan jatuhnya hujan, terjadilah
apa yang dikenal dengan acid rain atau hujan asam. Hujan asam sangat merugikan
kehidupan manusia, hewan, tumbuhan karena dapat merusak tanaman maupun
kesuburan tanah dan gangguan kesehatan.
Tingkatan senyawa sulfur organik dalam minyak bumi harus dikurangi, bahan
bakar fosil seperti minyak bumi mengandung berbagai senyawa organosulfur
heterosiklik, termasuk teralkilisasi bentuk dibenzothiophene. Senyawa tersebut adalah
senyawa utama sulfur di dalam beberapa jenis minyak mentah yang tidak bisa
sepenuhnya didesulfurisasi menggunakan proses katalis kimia Hidrodesulfurisasi.
Proses hidrodesulfurisasi sulit dilakukan untuk memisahkan senyawa sulfur aromatik
dalam minyak bumi sehingga dilakukan tahapan lanjutan dengan proses biologi yaitu
biodesulfurisasi menggunakan mikroba untuk menghilangkan sulfur aromatik
dibenzothiophene (Gunam et al., 2013).
v
Hasil penelitian dari (Gunam et al., 2014), menunjukkan bahwa dari puluhan
isolat yang diperoleh dari sampel tanah yang terkontaminasi minyak bumi di Samboja
Kalimantan Timur berpotensi mendegradasi senyawa sulfur aromatik dari minyak
bumi, dua puluh sembilan diantaranya memiliki kestabilan untuk hidup pada media uji
desulfurisasi. Sepuluh diantaranya berpotensi untuk mendegradasi sulfur aromatik dari
minyak bumi. Berdasarkan hal tersebut di atas, perlu dilakukan pengujian untuk
mengetahui isolat potensial pendegradasi sulfur aromatik minyak bumi tertinggi dari
sepuluh isolat.
Penelitian ini bertujuan untuk: (1) mengetahui kemampuan isolat dalam
mendegradasi sulfur aromatik dibenzothiophene, (2) menentukan isolat yang paling
potensial pendegradasi sulfur aromatik dibenzithiophene, (3) mengetahui
karakteristik morfologi isolat potensial pendegradasi sulfur aromatk
dibenzothiophene.Variabel yang diamati yaitu Optical Density (OD)/tingkat
kekeruhan, derajat keasaman (pH), dan kadar DBT sesudah proses desulfurisasi.
Prosedur percobaan penelitian ini melalui tahapan yaitu pembuatan media
pertumbuhan dan media uji degradasi dibenzothiophene, peremajaan isolat,
perbanyakan sel, preparasi sel, dan seleksi isolat.
Pengujian kesepuluh isolat potensial dalam media uji MSSF-DBT selama
proses desulfurisasi selama 4 hari (96 jam) di dalam waterbath shaker pada kecepatan
150 rpm pada suhu 37oC menunjukkan bahwa hasil isolat potensial pendegradasi
DBT yang paling tinggi kemampuannya dalam mendegradasi senyawa sulfur
aromatik yaitu isolat SBJ 8 sebesar 80,82%, Karakteristik morfologi isolat SBJ 8
memiliki bentuk bulat (cocus) sendiri-sendiri dan karaktersitik koloni berbentuk bulat,
berukuran besar, berwarna kuning, bertepian rata, dan elevasi cembung.
vii
RIWAYAT HIDUP
Bimby Issassam dilahirkan di Jakarta, Provinsi DKI Jakarta pada tanggal 14
Desember 1992. Penulis merupakan putra ketiga dari tiga bersaudara pasangan Riduan
Pasaribu dan Tapitta Hutajulu.
Penulis mulai menempuh pendidikan di TK Pertiwi Jakasampurna, Bekasi
Barat pada tahun 1997 dan dilanjutkan ke pendidikan sekolah dasar di SDN 3
Jakasampurna, Bekasi Barat tahun 1998 dan lulus pada tahun 2004. Penulis
melanjutkan pendidikan di SMPN 4 Bekasi tahun 2004 dan lulus tahun 2007. Tahun
2007 penulis melanjutkan pendidikan ke SMA Pusaka Nusantara 1 Jakarta dan lulus
pada tahun 2010. Tahun 2010 penulis diterima di perguruan tinggi negeri melalui jalur
SNMPTN dan tercatat sebagai mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas
Udayana.
Selama tercatat sebagai mahasiswa penulis aktif dibidang organisasi
kemahasiswaan dan menjadi Anggota Pemula di Unit Kegiatan Mahasiswa
“Mahasiswa Pecinta Alam Wanaprastha Dharma” Universitas Udayana pada tahun
2010 – 2014. Pada periode tahun 2011/2012 menjadi Anggota SAR dan menjabat
sebagai Bendahara umum. Pada Periode 2012/2013 menjadi Anggota Inti
Mountainerring dan menjabat WAKASATSAR. Periode 2013/2014 menjabat pada
Posisi KASATSAR, periode 2014/2015 menjadi Anggota inti Diving dan menjabat
sebagai seksi keterampilan.
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa atas segala
Rahmat dan karunia-Nya,sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
“Pengujian dan Karakterisasi Bakteri Potensial Pendegradasi Dibenzothiophene pada
Tanah yang Terkontaminasi Minyak Bumi di Samboja Kalimantan Timur” . dengan
baik. Skripsi ini disusun berdasrkan hasil penelitian dan diajukan sebagai salah satu
syarat untuk meraih gelar Sarjana Teknologi Pertanian studi di Fakultas Teknologi
Pertanian Universitas Udayana.
Skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik oleh penulis atas dukungan,
bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin
mengucapkan terima kasih sebear-besarnya kepada:
1. Bapak Ir. Ida Bagus Wayan Gunam, MP., Ph.D., selaku dosen pembimbing I
dan Ibu Dr. Ir. Ni Made Wartini, MP sebagai pembimbing II yang telah
memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan skripsi ini.
2. Bapak Dr.Ir. Dewa Gede Mayun Permana, MS., selaku Dekan Fakultas
Teknologi Pertanian Universitas Udayana.
3. Ibu Ir. Amna Hartiati, MP., dan Bapak I Wayan Arnata, S.TP, M.Si., selaku
Ketua dan Sekretaris Jurusan Teknologi Industri Pertanian Universitas
Udayana.
4. Komisi PKL, UP, Seminar Hasil di Fakultas Teknologi Pertanian Universitas
Udayana yang memungkinkan terselenggaranya Skripsi ini.
5. Seluruh staf dosen dan pegawai Fakultas Teknologi Pertanian Universitas
Udayana.
ix
6. Seluruh teknisi laboratorium Mikrobiologi Pangan, Peternakan, Biosains serta
Lab Forensik POLDA Bali atas bimbingan, kemudahan dan petunjuknya
selama penelitian hingga penyusunan skripsi ini selesai.
7. Seluruh keluarga dan orang tua yang telah memberikan semangat, doa dan
uang saku kepada penulis dalam melaksanakan pendidikan sampai selesai di
Universitas Udayana.
8. Teman Biodesulfurisasi terima kasih atas bantuannya dalam perkuliahan,
membuat tugas, praktikum dan peneliti hingga akhir skripsi ini.
9. Keluarga besar Mapala Wanaprastha Dharma Universitas Udayana terima
kasih atas bantuanya menemani begadang untuk menyusun skripsi khususnya
Aceng, Fugu dan Sempler yang membantu meminjamkan printer dan laptop
untuk meyelesaikan skripsi ini.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa membalas semua budi baik ini dengan balasan
yang lebih baik. Penulis menyadari bahwa laporan skripsi ini jauh dari sempurna,
oleh karena itu penulis sangat mengharapkan segala bentuk kritik dan saran yang
bersifat membangun demi kesempurnaan di masa mendatang. Akhir kata penulis
berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.
Bukit Jimbaran, April 2016
Penulis
x
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN PERSYARATAN ............................................................................. i
ABSTRAK ............................................................................................................ ii
ABSTRACK ......................................................................................................... iii
RINGKASAN ....................................................................................................... iv
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................... vi
RIWAYAT HIDUP ............................................................................................... vii
KATAPENGANTAR ............................................................................................ viii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... x
DAFTAR TABEL ................................................................................................. xiii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xiv
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xv
I.PENDAHULUAN .............................................................................................. 1
1.1. Latar Belakang ............................................................................................ 1
1.2. Rumusan Masalah........................................................................................ 3
1.3. Hipotesis...................................................................................................... 3
1.4. Tujuan Penelitian ......................................................................................... 4
1.5. Manfaat Penelitian ....................................................................................... 4
II. TINJAUAN PUSTAKA.................................................................................... 5
2.1. Pengurangan Senyawa Sulfur dalam Minyak Bumi ...................................... 5
2.2. Dibenzothiphene ......................................................................................... 7
2.3. Biodesulfurisasi (BDS) ................................................................................ 7
2.4. Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroba ..................................... 9
2.4.1. Suhu ......................................................................................................... 9
xi
2.4.2. Nutrisi ...................................................................................................... 10
2.4.3. Nilai pH .................................................................................................... 10
2.4.4. Aktifitas Air .............................................................................................. 10
III. METODE PENELITIAN................................................................................. 11
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ...................................................................... 11
3.2. Bahan dan Alat ............................................................................................ 11
3.3. Prosedur Percobaan ..................................................................................... 12
3.3.1.Pembuatan Media Pertumbuhan dan Media Uji Degradasi DBT.............. 12
3.3.2. Peremajaan Isolat ................................................................................... 13
3.3.3. Perbanyakan Sel dan Preparasi Sel ......................................................... 13
3.3.4. Karakterisasi Koloni .............................................................................. 14
3.3.5. Seleksi Isolat ......................................................................................... 14
3.3.6. Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian ..................................................... 15
3.3.7. Variabel yang Diamati ........................................................................... 15
3.3.7.1. Pengukuran Optical Density (OD) .................................................... 15
3.3.7.2. Pengukuran Derajat Keasaman (pH) ................................................. 16
3.3.7.3. Pengukuran Kadar DBT ................................................................... 16
3.3.7.4. Uji morfologi ................................................................................... 17
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................................ 19
4.1. Seleksi Isolat Potensial ................................................................................ 19
4.2. Uji Morfologi .............................................................................................. 22
V. KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................................... 24
5.1. Kesimpulan ................................................................................................. 24
5.2.Saran ............................................................................................................ 24
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 25
xii
LAMPIRAN .......................................................................................................... 28
xiii
DAFTAR TABEL
No. Judul Halaman
1. Karakteristik koloni yang tumbuh pada media MSSF-CA ......................................... 19
2. Nilai OD10 isolat potensial setelah inkubasi selama 96 jam ...................................... 20
3. Data hasil seleksi 6 isolat potensial pada media MSSF-DBT dengan konsentrasi
200 ppm dibenzothiphene ......................................................................................... 21
4. Data hasil seleksi 3 isolat potensial pada media MSSF-DBT dengan konsentrasi
200 ppm dibenzothiphene ......................................................................................... 21
xiv
DAFTAR GAMBAR
No. Judul Halaman
1. Struktur kimia dari senyawa sulfur organik dalam minyak bumi ........................ 5
2. Jalur desulfurisasi dibenzothiophene dengan Rhodococcus erythropolos IGTS8
(4S .athway) ...................................................................................................... 7
3. Struktur kimia dibenzothiophene ....................................................................... 8
4. Diagram alir penelitian ...................................................................................... 15
5. Isolat 10 terbaik setelah digores kuadran pada media selektif MSSF-CA ........... 20
6. Foto pewarnaan gram isolate SBJ 8 dengan perbesaran 1000X .......................... 23
xv
DAFTAR LAMPIRAN
No. Judul Halaman
1. Pengujianaktivitas biodesulfurisasi ............................................................. 29
2. Pewarnaan Gram Isolat SBJ 8 ..................................................................... 31
3. Kromatogram Isolat SBJ 8 .......................................................................... 32
4. Tabel luas area standar DBT fan kromatogram ........................................... 34