Kontribusi Dispersan Kimiawi dan Biosurfaktan Terhadap Biodegradasi Minyak Bumi

dispersan kimiawi

Prolog

Tulisan ini adalah bagian pertama yang membahas peran dispersan kimiawi dan biosurfaktan dalam proses biodegradasi minyak bumi.

Surfaktan sering digunakan dalam tanggap darurat untuk tumpahan minyak di berbagai sistem lingkungan di seluruh dunia. Sebagai contoh, lebih dari 990.000 galon (~ 3700 m3) dispersan (kebanyakan Corexit® EC9500A) diterapkan pada tumpahan minyak Deepwater Horizon (Hamdan & Fulmer, 2011).

Penerapan surfaktan sebagai dispersan untuk remediasi kontaminasi oleh berbagai hidrokarbon minyak bumi telah mendapat banyak perhatian dari para periset di seluruh dunia karena hidrokarbon dapat menyebabkan potensi bahaya yang besar bagi lingkungan laut dan kesehatan manusia (Pi, Bao, Liu, Lu, & He, 2017)

Dispersan, dengan kemampuan memfasilitasi pelarutan minyak permukaan ke dalam air, diterapkan dengan tujuan menstimulasi metabolisme mikroba dan transformasi minyak (Kleindienst et al., 2015a). Namun, populasi beberapa bakteri pendegradasi hidrokarbon yang signifikan justru ditekan oleh Corexit (Kleindienst et al., 2015b).

Beberapa  hal di atas menjadikan riset mengenai kontribusi dispersan kimiawi maupun biosurfaktan menjadi hal yang menarik dan penting dalam kaitannya dengan penanggulangan tumpahan minyak.

Baca juga : Biosurfaktan dalam bioremediasi sebagai solusi untuk tanah yang tercemar minyak bumi.

Mekanisme Dispersi

Ketika energi mengenai permukaan antara minyak dan air laut, minyak akan terdispersi secara alami. Dispersi alami ini terjadi ketika gelombang lautan dalam kondisi moderate. Penambahan dispersan kimia akan mempercepat proses pendispersian (ITOPF, 1982) .

Mekanisme dispersi dengan bantuan dispersan adalah sebagai berikut:

  1. Saat diaplikasikan pada lapisan minyak, dispersan akan berada di permukaan antara minyak dan air laut.
  2. Gugus oleofil pada dispersan akan berikatan dengan minyak, sedangkan gugus hidrofil akan berikatan dengan air.
  3. Tegangan permukaan antara minyak dan air laut akan menurun sehingga terbentuklah droplet (ITOPF, 1982; Exxon Research and Engineering, 1993; IPIECA, 1993).

Selain membantu proses dispersi, dispersan juga mencegah penggabungan kembali droplet yang sudah terbentuk. Ini dapat terjadi karena dispersan berada pada interface antara minyak dan air laut dalam waktu yang cukup lama. Droplet terstabilisasi dengan adanya dispersan.

Dispersan Kimiawi

Dispersan kimiawi adalah salah satu pilihan untuk mengurangi kerusakan yang diakibatkan oleh tumpahan minyak. Dengan memecah lapisan minyak (oil slick) menjadi droplet dalam ukuran kecil, penggunaan dispersan dapat mengurangi potensi terperangkapnya hewan laut di dalam lapisan minyak (IPIECA, 1993).

Komponen terpenting dari dispersan adalah zat aktif permukaan atau surfaktan. Surfaktan memiliki gugus hidrofil (cenderung berikatan dengan air) sekaligus juga memiliki gugus oleofil (cenderung berikatan dengan minyak.

Sebagai contoh sorbitan monooleat dan etoksilat sorbitan monooleat di bawah ini (Exxon, 1993).

Sorbitan Monooleat dan Etoksilat Sorbitan Monooleat

Komponen lain dari dispersan adalah pelarut. Tiga jenis pelarut utama yang biasa digunakan adalah air, hydroxy compound dan hidrokarbon (Exxon Research and Engineering, 1993).

Berikut ini tabel beberapa sistem surfaktan yang terdapat dalam dispersan komersil yang umum digunakan. Sumber: Exxon, 1993

noSistem Surfaktan Produsen
1Ester asam lemak rantai panjangICI
2Poly Ethylene Glycol, ester dari asam lemak dan alkil, alkil ether atau alkilaril sulfat/sulfonatBP
3Sorbitan monooleat
Etoksilat sorbitan monooleat
Sodium dioktil sulfosuksinat
EXXON
4Poli etilen glikol monooleat
Etoksilat sorbitan oleat
Etoksilat oktilfosfat
Etoksilat tridesilfosfat
Institute Francaise c/o Petrole
5Ester Sorbitan
Mono laurat kalsium sulfonat
LABOFINA
6Sorbitan monooleat
Etoksilat sorbitan trioleat
Sodium tridesil sulfosuksinat
EXXON

Biosurfaktan

Biosurfaktan, yaitu molekul amphiphilik aktif-permukaan yang diproduksi oleh mikroorganisme (Lima et al., 2011). Biosurfaktan dapat mendorong pemecahan molekul hidrokarbon dengan meningkatkan mobilitas, ketersediaan hayati dan paparan bakteri, sehingga menguntungkan proses biodegradasi hidrokarbon.

Ada sejumlah besar mikroorganisme yang mampu mengurai polutan seperti minyak dan memproduksi biosurfaktan, tapi belum terlalu banyak diketahui.(Souza, Vessoni-Penna, & De Souza Oliveira, 2014). Umumnya biosurfaktan dihasilkan oleh mikroorganisme yang dikembangkan dalam media larutan mengandung sumber karbon dan nitrogen (Almeida et al., 2017).

Biosurfaktan dapat memiliki berat molekul rendah, yang bertindak dengan mengurangi tegangan antarmuka air-minyak, atau berat molekul tinggi dan bertindak sebagai biodispersan dengan mencegah koalesensi (proses dimana masing-masing partikel Emulsi bergabung untuk membentuk partikel besar) tetesan minyak dalam air. Bioemulsifer dengan berat molekul tinggi adalah heteropolysaccharides, dan komponen aktifnya adalah lipid atau protein.

Aktivitas biosurfaktan bakteri dalam bioremediasi berasal dari kemampuannya untuk meningkatkan luas permukaan substrat yang tidak larut air hidrofobik dan untuk meningkatkan kelarutan dan ketersediaan hayati hidrokarbon. Mereka dapat ditambahkan ke proses bioremediasi sebagai bahan yang dimurnikan atau dalam bentuk bakteri penghasil bioemulsifier.

Dalam kedua kasus tersebut, mereka dapat merangsang pertumbuhan bakteri yang menurunkan minyak dan meningkatkan kemampuan mereka untuk memanfaatkan hidrokarbon (Ron & Rosenberg, 2002).

Beberapa Tipe Biosurfaktan Sumber: (Lima et al., 2011)

Tipe SurfaktanStrain Penghasil
LipopeptideBacillus sp.
LipopeptideB. Subtilis
Flavolipids Flavobacterium sp.
GlycolipidDietza maris
Lipopeptide Arthrobacterium Oxydan

Bagian kedua tulisan ini, silahkan baca : Pengaruh dispersan kimiawi dan biosurfaktan terhadap biodegradasi.

 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Related Post

error: Content is protected !!