Hari Lingkungan Hidup: Mikroorganisme, Sang Pahlawan Lingkungan
Oleh : Dani Permana, M.Si.
Loka Penelitian Teknologi Bersih - LIPI
Jum’at 5 Juni 2015 adalah hari yang penting bagi penduduk dunia, karena hari tersebut diperingati sebagai Hari Lingkungan Hidup Sedunia. Tema yang diangkat oleh lembaga khusus lingkungan PBB atau United Nations Environment Programme (UNEP) pada peringatan Hari Lingkungan Hidup tahun 2015 adalah “Seven Billion Dreams. One Planet. Consume with Care”. Tema yang diambil oleh UNEP merujuk pada data yang pernah dirilis oleh Biro Sensus Amerika Serikat (United States Census Bureau), bahwa penduduk bumi sudah mencapai 7,2 miliar jiwa per 1 Januari 2015 yang lalu penduduk bumi. Dan pada tahun 2050 penduduk dunia diperkirakan mencapai 9,2 miliar jiwa. Penduduk Indonesia pun semakin bertambah, dan pada tahun 2050 diperkirakan mencapai 400 juta jiwa.
Di Indonesia tema Hari Lingkungan Hidup Sedunia 2015 diterjemahkan menjadi “Mimpi dan Aksi Bersama untu Keberlanjutan Kehidupan di Bumi“. Dan tema ini semakin menegaskan bahwa kita semua sebagai penduduk bumi harus memiliki perhatian, kepedulian, dan semangat yang sama untuk menjaga lingkungan hidup kita. Karena keberlangsungan kehidupan dan masa depan kita ditentukan sebesar apa kepedulian kita terhadap lingkungan kita. Perhatian dan kepedulian saja mungkin tidak cukup untuk menjaga dan mengembalikan lingkungan hidup kita agar layak, aman, dan nyaman (livable), tetapi perlu aksi dan kontribusi nyata dari kita semua untuk menjaga dan menyelamatkan lingkungan hidup kita.
Untuk memenuhi kebutuhan pangan yang semakin meningkat mendorong tumbuhnya industri pengolahan makanan dan minuman. Gabungan Pengusaha Makanan dan Minuman Indonesia (GAPMMI) mencatat bahwa industri pengolahan makanan dan minuman di Indonesia setiap tahunnya tumbuh sekitar 5 % (Saksono, 2014). Bahkan pada tahun 2015 ini sudah banyak investor dari 12 negara yang berminat berinvestasi di Indonesia di bidang industri makanan dan minuman (GAPMMI, 2015).
Pertumbuhan industri makanan dan minuman selain memiliki dampak positif seperti terciptanya lapangan pekerjaan dan kemajuan ekonomi daerah, juga menimbulkan masalah lingkungan yang serius. Karena dengan bertambahnya jumlah industri makanan dan minuman maka volume limbah cair pun turut bertambah. Limbah cair tersebut banyak mengandung senyawa organik dan anorganik yang berbahaya. Limbah cair ini memerlukan pengolahan yang tepat, efisiensi dan efektifitas yang tinggi, biaya yang terjangkau, dan memiliki nilai tambah dalam pengolahannya.
Pengolahan limbah menjadi Biodegradable Plastic
Pengolahan limbah cair industri saat ini mengusung konsep Waste to Products. Konsep tersebut biasanya dapat dilakukan jika pengolahan limbahnya menggunakan mikroorganisme sebagai agen pengolah limbahnya. Salah satu produk yang dapat dihasilkan mikroorganisme dari limbah yaitu Biodegradable Plastic atau bioplastik. Bioplastik adalah plastik yang ramah lingkungan karena dapat terurai oleh mikroorganisme tanah hanya dalam 8-10 minggu. Sedangkan plastik konvensional terbuat dari residu minyak bumi (petrokimia) yang memerlukan waktu ratusan tahun untuk terurai. Mikroorganisme yang dapat menghasilkan bijih bioplastik diantaranya dari genus Alcaligenes, Azotobacter, Bacillus, Nocardia, Pseudomonas, dan Rhizobium. Bijih plastik yang dihasilkan oleh mikroorganisme adalah biopolimer golongan Polihidroxialkanoat (PHA) dan Poly [(R)-3-hidroksibutirat] (PHB).
PHA adalah salah satu bahan untuk membuat plastik ramah lingkungan. PHA adalah poliester cadangan, yang diakumulasi sebagai butiran intraseluler oleh berbagai macam bakteri. PHA telah menarik perhatian industri karena potensinya sebagai termoplastik yang dapat terurai dan biokompatibel. PHA dapat diproduksi dari berbagai substrat seperti glukosa, limbah organik, dan minyak nabati. MIkroorganisme dapat menghasilkan 0,3-0,4 gram PHA per gram limbah (Tsuge, et. al., 2013).
Beberapa bakteri pun secara alami mampu mengakumulasi PHB secara intraselular dalam wujud granul pada sitoplasma sebagai cadangan makanan. Contoh spesies bakteri yang mempunyai kemampuan akumulasi PHB antara lain Ralstonia eutropha, Protomonas extorquens, dan Protomonas oleovorans. PHB merupakan anggota PHA yang paling banyak dipelajari dan molekul ini menjanjikan untuk dibuat biodegrable plastic karena properti materialnya mirip dengan polipropilen (plastik konvensional).
Penggantian plastik petrokimia dengan bioplastik adalah penting dan menjadi solusi yang baik untuk para pengambil keputusan dan industri plastik (Song, et. al., 1999). Produksi produk ramah lingkungan seperti bioplastik adalah satu realitas yang dapat membantu kita mengatasi masalah polusi yang disebabkan oleh plastik dari petrokimia yang sulit untuk terurai.
Pengolahan limbah cair industri makanan menjadi energi listrik
Mikroorganisme tidak hanya dapat menghasilkan bioplastik tapi juga listrik. Listrik yang dihasilkan memang masih listrik searah (direct current) dan dayanya kecil. Namun listrik yang dihasilkan dapat dimanfaatkan menjadi sumber listrik untuk menyalakan alat-alat elektronik berdaya kecil atau untuk sekedar charging ponsel atau PC tablet. Sehingga untuk keperluan penggunaan alat-alat elektronik tersebut kita tidak tergantung dari sumber listrik berdaya kuat dari PLN.
Sistem pengolahan limbah cair organik untuk menghasilkan listrik yang sudah dikenal adalah Microbial Fuel Cell (MFC) atau sel bahan bakar mikroorganisme. Reaktor pada sistem MFC biasanya terdiri dari dua ruang yang masing-masing memiliki elektroda. Kedua ruang yang dipakai yaitu ruang anoda dan ruang katoda. Kedua ruang tersebut dipisahkan oleh sebuah membran yang dapat dilewati oleh proton.
Sistem MFC memanfaatkan aktivitas metabolisme dan respirasi sel mikroorganisme yang menghasilkan elektron (e-) dan proton (H+). Mikroorganisme memanfaatkan substrat yang terdapat dalam limbah dan mekonversinya menjadi senyawa yang sederhana. Pada proses konversi tersebut sel mikroorganisme menghasilkan elektron mengalir dari ruang anoda ke ruang katoda melalui sirkuit eksternal atau kabel. Senyawa organik pada limbah akan semakin berkurang seiring proses MFC karena dimanfaatkan mikroorganisme sebagai substrat. Sehingga kadar senyawa organik yang turun dapat memenuhi Baku Mutu yang ditetapkan oleh Pemerintah dan tidak mencemari lingkungan.
Proton yang dihasilkan oleh mikroorganisme pun akan berpindah dari anoda ke katoda melalui membran, dan di katoda proton bereaksi dengan oksigen menghasilkan air (H2O). Jadi dengan sistem MFC selain dapat mengurangi kadar limbah juga dapat menghasilkan listrik berdaya lemah dan air bersih. Keunggulan itulah yang membuat sistem MFC mulai digunakan di beberapa industri kecil yang belum memiliki Instalasi Pengolahan Air Limbah (IPAL).
Banyak mikroorganisme yang dapat digunakan pada system MFC. Tidak hanya bakteri tetapi ragi juga bisa digunakan pada system MFC. Beberapa bakteri yang sudah digunakan pada system MFC diantaranya yaitu Escherichia coli, Acetobacter acetii, Lactobacillus plantarum, dan Geobacter sulfureducens. Sedangkan ragi yang dapat digunakan pada system MFC diantaranya yaitu Saccharomyces cerevisiae (ragi roti) dan Saccharomycopsis fibuligera.
Masih banyak orang yang menganggap bahwa mikroorganisme hanya menjadi penyebab sakit dan menjijikan. Padahal mikroorganisme tidak semuanya merugikan. Bahkan banyak mikroorganisme dapat bermanfaat bagi manusia. Peran mikroorganisme dalam menghasilkan biopolimer untuk bioplastik dan listrik dari limbah cair hanyalah sebagian dari sekian banyak manfaat yang dapat diambil dari penggunaan mikroorganisme. Masih banyak peran mikroorganisme yang dapat dimanfaatkan manusia seperti untuk produksi antibiotik, energi, fermentasi makanan dan minuman, produksi biofertilizer, enzim, dan vaksin.
Catatan : Telah dipublikasikan di Harian Pikiran Rakyat Hari Kamis Tanggal 11 Juni 2015