PENENTUAN RASIO OPTIMUM C:N:P SEBAGAI NUTRISI PADA PROSES BIODEGRADASI BENZENA-TOLUENA DAN SCALE UP KOLOM BIOREGENERATOR Praswasti PDK Wulan , Misri Gozan, Berly Arby dan Bustomy Achmad Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Kampus Baru UI-Depok, 16424, Telp/Fax: (021)7863516/(021)7863515 E-mail : wulan@che.ui.edu Abstrak Biobarrier merupakan teknologi pengolahan limbah cair yang menggabungkan proses adsorpsi dan biodegradasi secara simultan. Keuntungan Biobarrier adalah regenerasi GAC yang ramah lingkungan dan tidak berbiaya tinggi. Agar proses biodegradasi berjalan optimal perlu dilakukan penentuan rasio C:N:P sebagai nutrisi. Rasio C:N yang terlalu kecil menghambat pertumbuhan bakteri karena keterbatasan nitrogen sedangkan jika terlalu besar menyebabkan proses pengasaman yang menghambat pertumbuhan bakteri. Konsorsium bakteri yang digunakan adalah Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas fluorescens, Bacillus substilis, Bacillus coagulans dan Aeromonas hydrophilla. Percobaan penentuan rasio C:N:P dilakukan dalam bioreaktor berisi medium LC pada temperatur ruang dengan kecepatan pengocokan 30 rpm selama 168 jam. Rasio mol C:N:P divariasikan dengan nilai 100:8:1, 100:10:1, 100:12:1, 100:14:1, dan 100:15:1. Parameter teramati adalah konsentrasi benzena-toluena dan jumlah bakteri setiap 24 jam. Rasio optimum C:N:P adalah 100:10:1 dengan laju pertumbuhan bakteri sebesar 9,1 x 10 11 jam -1 dan persentase degradasi benzena mencapai 85% serta degradasi toluena yang mencapai 100%. Scale up kolom bioregenerator dilakukan dengan melakukan perhitungan desain berdasarkan kolom skala laboratorium. Scale up dilakukan dengan mempertahankan waktu retensi kolom skala laboratorium sebesar 188,2 detik. Diameter kolom hasil scale up adalah 15,4 cm dan tinggi sebesar 215 cm serta membutuhkan 9779 gram GAC. Keywords : Adsorption, Biobarrier, Biodegradation, C:N:P ratio, Scale up 1. Pendahuluan Metode Biobarrier adalah penggabungan antara proses adsorpsi dan proses biodegradasi yang dijalankan secara simultan dalam suatu kolom bioregenerator [Gozan, 2004]. Ketika telah mengalami kejenuhan, adsorben akan diregenerasi oleh mikroorganisme dengan mendegradasi kontaminan yang terserap oleh adsorben tersebut [Sontheimer etc, 1988]. Metode biobarrier dapat mengefisienkan waktu karena proses biodegradasi akan memperpanjang usia pakai adsorben tanpa menghentikan proses adsorpsi terlebih dahulu. Selain itu, biobarrier memiliki keuntungan ekonomis karena mengurangi bahan kimia dan energi yang dibutuhkan untuk reaktivasi adsorben secara fisis. Setelah berulang kali diregenerasi dengan metode ini, karbon aktif menjadi ramah lingkungan dan bahkan dapat digunakan untuk penyubur serta pengkondisi lahan karena telah mengandung biomassa [Gozan, 2004]. Proses biodegradasi sendiri dipengaruhi oleh temperatur, pH, kandungan air, dan nutrisi yang tersedia [Baker, 1994; Udiharto, 1996]. Nutrisi merupakan faktor yang berpengaruh besar dalam sintesis dan petumbuhan sel serta dalam aktivitas enzim yang dihasilkan oleh bakteri untuk mendegradasi polutan. Beberapa nutrisi penting yang dibutuhkan mikroorganisme adalah karbon, nitrogen, dan fosfor. Pada dasarnya semua mikrroganisme memerlukan karbon sebagai sumber energi untuk aktivitasnya. Nitrogen dan fosfor merupakan penyusun senyawa-senyawa penting dalam sel yang menentukan aktivitas pertumbuhan mikrooganisme. Ketiga unsur ini harus ada dalam rasio yang tepat agar tercapai pertumbuhan bakteri yang optimal. Rasio C:N yang rendah (kandungan unsur N yang tinggi) akan meningkatkan emisi dari nitrogen sebagai amonium yang dapat menghalangi perkembangbiakan bakteri. Sedangkan rasio C:N yang tinggi (kandungan unsur N yang relatif rendah) akan menyebabkan proses degradasi berlangsung lebih lambat karena nitrogen akan menjadi faktor penghambat (growth-rate limiting factor) [Alexander, 1994]. Rasio C:N tergantung dari kontaminan yang ingin didegradasi, bakteri serta jenis nitrogen yang digunakan. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa rasio C:N:P optimum pada proses biodegradasi adalah 100:10:1 [Shewfelt etc, 2005].