Mikrobiologi Dalam Pertambangan [PDF]

Citation preview

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Mikroba terdapat di mana-mana di sekitar kita ada yang menghuni tanah, air, dan atmosfer planet kita. Mikroorganisme di alam jarang terdapat sebagai biakan murni. Berbagai spesimen tanah atau air dapat mengandung bermacammacam spesies cendawan protozoa, alga, bakteri dan virus. Berbagai macam mikroba dalam suatu ekosistem berasosiasi dan berinteraksi. Dipandang dari segi ekosistem mikroba alamiah, biakan murni merupakan suatu keadaan artifisial (tidak asli). Mikroba tanah dapat menguntungkan bila kehadiranya berperan dalam siklus mineral, fiksasi nitrogen, perombakan residu petisida, proses humifikasi, proses menyuburkan tanah, perombakan limbah berbahaya, biodegradasi, bioremidasi, mineralisasi, dekomposisi, dan Biohidrometalurgi. Mikroba, khusunya bakteri dan fungi berperan pula dlam siklus mineral atau daur mineral seperti S,C,P dan Fe. Kehadiran mikroba tersebut di dalam tanah, khuusnya tanah pertanian dan pertambangan mempunyai nilai ekonomi baik dalam menyuburkan tanah, penyedian mineral yang dibutuhkan oleh tanaman maupun dalam pengelolaan endapan mineral dan proses pencucian pemurniaan mineral. Proses deteriosasi (penguraian) dan korosi (pengkaratan) benda-benda logam, ternyata juga karena aktivitas mikroba tanah. Berbagai jenis benda dari kertas,tekstil, karet, plastik,alspal, logam, dan bahan-bahan lainya ternyata tidak dapat terbebas dari mikroba untuk diuraikan dan dihancurkan. Di Indonesia, sampai saat ini pemanfaatan mikroorganisme untuk bidang pertamabangan logam masih belum optimal atau bisa dikatakan belum dimulai, atau sekadar wacana. Sementara potensi atau kemampuan mikrooganisme dalam memabantu menambang logam di alam sudah terbukti nyata. Indonesia sebagai negara tropis yang kaya akan cadangan berbagai mineral tamabang dalam jumlah banyak dan berlimpah dengan berbagai mikrroganisme, mempunyai peluang yang cerah untuk melaksanakan Bioleaching. Dari sisi



1



mikroorganismenya, kondisi iklim yang tropis mendukung keberadaan kelompok bakteri Pelepasan logam yang hidup baik pada kondisi mesofilik, yang menghendaki suhu yang hangaThiobacillus Berdasarkan latar belakang tersebut, maka dibuatlah makalah ini untuk mengetahui peran mikroba tertentu dalam berbagai industri pertambangan. 1.2 Tujuan Adapun tujuan dibuatnya makalah ini adalah untuk mengetahui peran mikroba dalam industri pertambangan.



2



BAB II PEMBAHASAN 2.1 Mikrobiologi Pertambangan Di



dalam



bidang



pertambangan,



mikroba



berperan



dalam



usaha



mendapatkan mineral dari bijih. Kemungkinan besar peranannya adalah dalam proses ekstraksi logam dan dari biji logam, dengan alasan-alasan : Deposit-deposit mineral yang lain kaya sudah banyak yang berkutrnag. Bijih bermutu lebih rendah kini banyak diolah dan mengembangkan taknik-teknik yang dapt mengekstraksi logam dengan lebih sempurna lagi. Metode pengolahan biji logam secara tradisional, yakni dengan peleburan, merupakn penyebab utama polusi udara dewasa ini. Mikroba tertentu mampu untuk memperbaiki keadan diatas, misalnya dengan menggunakan beberapa bakteri aerobik ototrofik yaitu Thiobacillus ferrooxidans. Mikroorganisme digunakan dalam berbagai bidang perminyakan dan pertambangan. Dalam bidang perminyakan berperan dalam pembentukan minyak, eksplorasi minyak, dan pembersihan ceceran minyak. Selain itu beberapa jenis bakteri dapat dimanfaatkan dalam pemisahan logam dari bijihnya. Contohnya adalah Thiobacillus ferooxidans. Bakteri ini tumbuh dalam lingkungan asam, seperti tempat pertambangan dan mampu memisahkan tembaga-tembaga dari bijinya melalui reaksi kimia. Strain yang lain mampu memisahkan logam besi dari bijihnya (besi sulfida). Chlorella vulgaris juga dapat melepaskan emas dari bijihnya dan mengakumulasi emas itu di dalam selnya. Jenis bakteri yang lain telah digunakan untuk memperoleh kembali beberapa bijih logam seperti mangan (Mn) dan uranium yang terdapat pada konsentrasi rendah pada bijih. Mikroorganisme bermanfaat dalam pertambangan karena alasan-alasan berikut : 1. Tidak merusak lingkungan dibandingkan pengolahan dengan bahan kimia. 2. Lebih banyaknya mineral yang dapat menggunakan mikroorganisme dalam pengolahannya. Mikroorganisme mampu mengumpulkan mineral dari bijih



3



yang hanya mengandung sedikit mineral. Bijih miskin mineral ini tidak layak diproses secara konvensional. 2.2 Penerapan Bioteknologi di Bidang Pertambangan Di bidang pertmbangan, berkembang bioteknologi untuk memisahkan logam dari bijinya yaitu dengan pemanfaatan bakteri Thiobacillus ferrooxidans. Bakteri ini merupakan bakteri kemolitotrof yang mampu memisahkan logam dari bijinya. Energi yang digunakan Thiobacillus ferrooxidans dalam memisahkan logam dari bijinya berasal dari hasil oksidasi senyawa anorganik khususnya senyawa besi dan belerang. Asam sulfat dari besi sulfat melarutkan logam dari bijinya .







Definisi Thiobacillus ferrooxidans Peranan bakteri dalam melepaskan logam dari jebakan batuan bumi baru



diketahui belum lama berselang. Laoran pertama menyatakan bahwa baru pada tahu 1920-an diketahui ada bakteri tertentu yang berperan dalam pelepasan Zn dan FeS dari batuan, meskipun saat itu belum teridenfikasi. Peranan sesungguhnya bakteri didalam melepaskan logam baru diketahui pada tahun 1947, yaitu ketika Arthur Colmer 7 M.E. hinkie dari West Virginia University di Morgantown dapat mengidentifikasi



jenis



bakteri



tersebuThiobacillus



Bakteri



tersebut



kini



disebut Thiobacillus ferrooxidans, yang berperan utama melepaskan logam dari sulfide cebakan. Di antara kelompok Thiobacilli, Thiobacillus ferrooxidans telah muncul sebagai sebuah bakteri ekonomi yang signifikan di bidang pencucian bijih sulfida sejak penemuannya pada 1950 oleh Colmer et al. Penemuan Thiobacillus ferrooxidans menyebabkan pengembangan cabang baru dari ilmu metalurgi disebut “biohydrometallurgy” yang berurusan dengan semua aspek dari mikroba dimediasi ekstraksi logam dari mineral atau limbah padat dan drainase tambang asam dan lain-lain. Biohidrometalurgi adalah ilmu dan teknologi yang mengkaji proses pengolahan dan perekayasaan mineral dan logam. Ruang lingkup metalurgi meliputi: pengolahan mineral (mineral dressing), ekstraksi logam dari konsentrat mineral (extractive metallurgy), proses produksi logam (mechanical metallurgy), 4



perekayasaan sifat fisik logam (physical metallurgy). Salah satu cabangnya adalah Biohidrometalurgi, yakni pengolahan bijih logam menjadi logam murni dengan cara penambahan mkhluk hidup seperti bakteri. Misalnya : Thiobacillus ferrooxidans berperan memisahkan logam dari bijihnya atau kotoran sehingga didapat logam berkualitas tinggi. 



Karakteristik Bakteri Thiobacillus ferrooxidans Thiobacillus ferrooxidans juga biasa disebut dengan AcidiThiobacillus



ferrooxidans. Thiobacillus ferrooxidans adalah, gram negatif aerobik obligately autotrofik dan Proteobacteria. Bakteri ini motil, dan memiliki flagela polar. Thiobacillus ferrooxidans hidup di lingkungan dengan kisaran pH optimal 1,5 sampai 2,5. Thiobacillus ferrooxidans juga termofilik, lebih memilih suhu dari 45 sampai 50 derajat Celcius. Toleransi suhu tinggi dari bakteri mungkin karena sebagian tingginya kandungan GC yang dari 55 sampai 65 persen mol. Thiobacillus adalah



organisme



autotrofik



obligat,



artinya



mereka



membutuhkan molekul anorganik sebagai donor elektron dan karbon anorganik (seperti karbon dioksida) sebagai sumber. Mereka mendapatkan nutrisi dengan mengoksidasi besi dan belerang dengan O2. Thiobacillus tidak membentuk spora. Dalam



metaboliseme,



Thiobacillus



ferrooxidans tergolong



bakteri



kemoautotrof. Kemoautotrof adalah organisme yang dapat memanfaatkan energi dari reaksi kimia untuk membuat makanan sendiri dari bahan organik. Bakteri kemoautotrof menggunakan energi kimia dari oksidasi molekul organik untuk menyusun makanannya. Molekul organik yang dapat digunakan oleh bakteri Thiobacillus ferrooxidans adalah senyawa, belerang, dan besi .Dalam prosesnya bakteri ini membutuhkan oksigen. Golongan Thiobacillus genus, juga dikenal sebagai Acidithiobacillus, tidak mengandung warna, bakteri berbentuk batang . Bakteri ini memiliki kemampuan untuk memperoleh energi dari oksidasi senyawa sulfur . Oleh karena itu persyaratan lingkungan termasuk adanya senyawa belerang anorganik. Bakteri ini pernapasannya memanfaatkan oksigen sebagai akseptor elektron terminal.



5



Bakteri ini dapat melakukan hubungan simbiotik dengan anggota dari genus acidipilum, sebuag bakteri yang mampu mereduksi besi. Species lain dari bakteri ini ada juga yang mampu hidup dalam air dan sedimen. 



Mekanisme Pemanfaatan Thiobacillus ferrooxidans dalam pemisahan logam besi Thiobacillus ferroxidans adalah bakteri pelepas logam yang paling banyak



diteliti, berbentuk batang kecil, menyukai temapat yang sangat asam dengan pH optimum berkisar anatara 1,5-2,5. Bakteri ini mampu mendapatkan energi dari oksida besi ferro (Fe2+) dan menjadi ferri Fe3+ dan dengan mengoksidasi bentuk tereduksi sulfur menjadi asam sulfaThiobacillus Thiobacillus ferrooxidans adalah bakteri yang paling aktif di tambang limbah akibat asam dan polusi logam. Situs drainase tambang asam ekstrim juga mengekspos tingkat tinggi pirit, suatu unsur yang mudah teroksidasi oleh Thiobacillus ferrooxidans. Ini kapasitas oksidasi pirit-telah



dimanfaatkan



dalam



industri



desulfurisasi



batubara. Thiobacillus ferrooxidans digunakan dalam pengolahan mineral industri dan proses bioleaching. Bakteri ini memiliki kemampuan untuk menyerang sulfida yang mengandung mineral sulfida larut dan mengkonversi logam seperti tembaga dan seng ke dalam sulfat larut mereka logam. Logam dipulihkan melalui proses bioleaching termasuk tembaga, uranium dan emas. Thiobacillus ferrooxidans berasal energi dari oksidasi besi ferro menjadi besi ferri, dan mengurangi senyawa sulfur menjadi asam sulfaThiobacillus Deposit belerang bisa menumpuk di dinding sel bakteri. Produk sampingan lain dari metabolisme (asam sulfat) kadang-kadang berhubungan dengan korosi oksidatif



dari



beton



dan



pipa.



Dalam



lingkungan



tanah, Thiobacillus ferrooxidans berguna sebagai sumber slow release fosfat dan sulfat untuk pemupukan tanah. Reaksi pelepasan logam biasanya meliputi pengubahan cebakan logam yang tidak larut, biasanya berupa sulfida, menjadi senyawa yang larut dan logam yang diinginkan lebih mudah dimurnikan atau diekstrak. Bakteri pelepas logam dapat melakukan perubahan ini secara langsung dengan mngoksidasi sulfida logam sehingga terbentuk besi ferri, asam sulfat dan sulfat logam dan hasil logam



6



tergantung jenis cebakanya. Besi ferri dan asam sulfat terbentuk melalui oksidasi langsung sulfide logam mampu mengokidasi sendiri cebakan tertentu untuk membentuk oksidasi dan sulfat yang larut dalam larutan asam . Dengan menggunakan beberapa bakteri aerobik ototrofik yaitu Thiobacillus ferrooxidans. Spesies bakteri ini bila ditumbuhkan dalam keadaan lingkungan yang mengandung biji tembaga atau besi akan menghasilkan asam dan mengksidasikan biji tersebut disertai pengendapan atau pemisahan logam besinya. Proses ini yang dinamakan pelindian atau bleaching. Dengan teknik ini dapat memperbaiki cara pemisahan logam dari biji dan tidak mengakibatkan polusi udara. 2.3



Keuntungan



dan



Kerugian



Penggunaan



Bakteri Thiobacillus



ferrooxidans 



Keuntungan 1. Kehadiran bakteri secara signifikan dapat meningkatkan kecepatan proses pencucian secara keseluruhan 2. Thiobacillus ferrooxidans akan mengoksidasi senyawa besi belerang (besi sulfida) di sekelilingya. proses ini membebaskan sejumlah energi yang akan digunakan untuk membentuk senyawa yang diperlukan dan menghasilkan senyawa asam sulfat dan besi sulfat. Kedua senyawa ini akan menyerang bebatuan di sekitar tembaga sehingga dapat lepas dari bijinya. 3. Thiobacillus ferrooxidans akan mengubah tembaga sulfida yang tidak larut dalam air menjadi tembaga sulfat yang larut dalam air. Ketika air mengalir melalui batuan, senyawa tembaga sulfat akan ikut terbawa dan lambat laut terkumpul dalam kolam berwarna biru cemerlang. 4. Dalam lingkungan tanah, Thiobacillus ferrooxidans berguna sebagai sumber slow release fosfat dan sulfat untuk pemupukan tanah. 5. Thiobacillus ferroxidans merupakan bakteri kemolitotrof, dimana bakteri kemo dapat mengambil dan mngumpulkan io-ion logam beracun sehingga bermanfaat untuk memindahkan polutan dari air limbah. usaha memperbaiki kualitas lahan termasuk tanah dan air serta pencemaran dengan menggunakan mikroorganisme disebut bioremediasi. 6. Thiobacillus dapat membantu produsen logam menghemat energi, mngurangi polusi dan demikian menekan biaya produksi.



7



7. Dalam hal tujuan tunggal langkah bakteri adalah regenerasi Fe 3+ sulfidik bijih besi dapat ditambhakan untuk mempercepat proses dan menyediakan sumber 



besi. Kerugian Bakteri Thiobacillus ferrooxidans pengoksidasi Fe (mengubah Fe3+ yang bersifat sebagai ion terlarut menjadi Fe (OH)3) yang bersifat tidak larut) dapat menimbulkan korosi. Prose korosi secara mikrobiologis tidak berarti logam tersebut dimakan oleh mikroorganisme tetapi akibat pertumbuhan mikrobe tersebut yang mengahsilakn senyawa, Yang bersifat korosif misalnya asam. Produk sampingan lain dari metabolisme (asam sulfat) bakteri Thiobacillus ferrooxidans kadang-kadang berhubungan dengan korosi oksidatif dari beton dan pipa. Hal ini disebabkan karena mikroba tersebut mampu mendegradasi logam melalui reaksi redoks untuk memperoleh energi bagi keberlangsungan hidupnya. 2.4 Peranan Mikroba Dalam Siklus Besi Siklus logam oleh mikroba salah satu indikasi paling jelas menunjukan bahwa tanah tidak bersifat inerThiobacillus Tanpa adanya siklus logam, maka transformasi logam tidak mungkin terjadi. Mikroba pentrasnformsi logam penting dalam pembentukan tanah dan produksi biji logam. Mikroorganisme memiliki peranan penting dalam mengekstark logam-logam menjadi bijih logam grade rendah, mengasamkan limbah, dan mencemari penyediaan air. Logam Fe merupakan dari logam dalam tanah. Tramformasi Fe adalah dengan oksidasi untuk memperoleh sumber energi dan reaksi yang menggunakan logam tersebut sebagai



elektron



aseptor.



Besi



juga



mengubah



bahan-bahan



organik



(asimilasi/imobilisasi) dan bentuk organik kembali ke bentuk anorganik (mineralisasi). 2.5 Penggunaan Bakteri Untuk Mengatasi Limbah Logam Berat Limbah pabrik yang banyak mengandung logam berat dapat dibersihkan oleh mikroorganisme yang dapat menggunkan logam berat sebagai nutrien atau hanya menjerab (imobilisasi) logam berat. Mikrooganisme yang dapat digunakan diantaranya adalah Thiobacillus ferroxidans dan Bacillus subtilis. Thiobacillus ferrooxidans mendapatkan energi dari senyawa anorganik seperti besi sulfida dan



8



menggunakan energi untuk membentuk bahan-bahan yang berupa seperti asam fumarat dan besi sulfat.



BAB III PENUTUP



9



3.1 Kesimpulan Berdasarkan uraian diatas maka dapat dibuat beberapa kesimpulan antara lain sebagai berikut : 1. Mikroorganisme digunakan dalam berbagai bidang perminyakan dan pertambangan. Dalam bidang perminyakan berperan dalam pembentukan minyak, eksplorasi minyak, dan pembersihan ceceran minyak. Selain itu beberapa jenis bakteri dapat dimanfaatkan dalam pemisahan logam dari bijihnya. 2. Chlorella



vulgaris juga



dapat



melepaskan



emas



dari



bijihnya



dan



mengakumulasi emas itu di dalam selnya. Jenis bakteri yang lain telah digunakan untuk memperoleh kembali beberapa bijih logam seperti mangan (Mn) dan uranium yang terdapat pada konsentrasi rendah pada bijih. 3. Thiobacillus ferooxidans, bakteri ini tumbuh dalam lingkungan asam, seperti tempat pertambangan dan mampu memisahkan tembaga-tembaga dari bijinya melalui reaksi kimia.



DAFTAR PUSTAKA Budiyanto, MAK.2003. Mikrobiologi Terapan. Malang : UMM press 10



Kusnadi, dkk. 2003. Mikrobiologi. Biologi FPMIPA UPI, IMSTEP. Waluyo,Lud. 2005. Mikrobiologi Umum. Malang : UMM Press Waluyo,Lud. 2009. Mikrobiologi Lingkungan. Malang : UMM Press Waluyo,Lud. 2010. Teknik dan Metode Dasar Dalam Mikrobiologi. Malang: UMM Press.



11