364. Kerjasama Alga – Bakteri Wujudkan Air Bebas Limbah

Penulis : Rifa Roazah
Tema : Water
=========================================================================================================================================================

Netherlands memang juaranya dalam hal inovasi di bidang teknologi. Sejak dulu, negara ini dikenal sebagai negara dengan masyarakatnya yang tak henti – hentinya menciptakan hal baru demi kesejahteraan bangsanya sendiri. Negara dengan luas 41.528 kilometer persegi ini dapat maju karena penduduknya mengutamakan pendidikan dan menjunjung tinggi kerja keras serta keterbukaan wawasan sehingga dapat menghasilkan berbagai macam inovasi teknologi. Inovasi yang diciptakan oleh the dutch tidak hanya soal mesin – mesin dan alat – alat berat saja, tapi juga yang berkenaan dengan alam dan bidang biologi.

Seperti negara – negara bagian Eropa lainnya, Belanda juga termasuk dalam negara industri. Banyaknya pabrik disertai dengan produktivitas yang tinggi tentu akan menambah jumlah limbah yang dikeluarkan, disamping limbah rumah tangga, pertanian, dan peternakan. Air lah yang sudah tentu akan tercemar akibat limbah dari aktivitas – aktivitas tersebut. Air limbah terutama limbah pertanian mengandung kadar nitrogen dan fosfor yang tinggi, yang jika dikonsumsi dapat membahayakan kesehatan. Batas nitrogen yang ditoleransi oleh hukum di Belanda adalah 10 mg/ml dan 1 mg/L untuk fosfor.

Pengelolaan limbah selama ini memakan biaya yang mahal dan masih mengandalkan bahan – bahan kimia dalam pelaksanaannya. Hal ini menjadi tantangan tersendiri dan kita butuh cara yang efektif juga efisien dalam hal biaya untuk menangani limbah. Tapi tenang saja, alam telah menyediakan jawabannya untuk kita. Spesies tanaman berwarna hijau yang biasa kita lihat mengambang di permukaan sungai atau danau adalah jawabannya. Siapa lagi kalau bukan alga, atau dalam Bahasa Latinnya disebut Algae. Tumbuhan yang tergolong Thallopyta ini dapat dimanfaatkan untuk ‘membersihkan’ air limbah dari unsur nitrogen dan fosfor. Jenis alga yang dipakai dalam pengelolaan air limbah adalah mikroalga, yaitu alga yang berukuran sekitar 2 – 20 µm. Mikroalga sangatlah beraneka ragam, diperkirakan terdapat 200.000 – 800.000 spesies mikroalga di Bumi. Baru sekitar 35.000 spesies saja yang telah terindentifikasi oleh manusia, seperti Spirulina, Nannochloropsis sp, Botryococcus braunii, Chlorella sp, dan Tetraselmis suecia.

Potensi mikroalga dalam mempurifikasi air limbah menjadi hal yang menarik untuk diteliti lebih lanjut oleh para ilmuwan, salah satunya adalah ilmuwan asal Belanda yang bernama Nadine Boelee. Nadine dan timnya telah menjadi pionir dalam mengembangkan potensi alga menjadi pembersih air limbah. Tidak hanya potensi alga, beliau juga menemukan cara yang lebih baik lagi untuk menangani air limbah, yaitu dengan memanfaatkan hubungan simbiosis mutualisme antara mikroalga dan bakteri – bakteri di air yang tercemar. Dengan adanya hubungan simbiosis antara bakteri dan alga tersebut, hasil yang didapatkan menjadi lebih maksimal.

Mengapa alga yang merupakan tanaman ‘bertubuh tak lengkap’ ini dapat menjadi pembersih air limbah yang baik? Sebagai organisme autotrof, alga juga melakukan proses fotosintesis. Dalam proses fotosintesisnya, alga menggunakan cahaya matahari, karbon dioksida (CO2), dan bahan – bahan organik seperti nitrogen dan fosfor sebagai bahan bakarnya. Sehingga dengan adanya alga di perairan, kadar nitrogen dan fosfor di air dapat berkurang. Nadine dan timnya mengembangbiakan mikroalga dalam bentuk biofilm, yaitu komunitas mikroorganisme kompleks yang tumbuh di permukaan padat dan dihubungkan satu sama lain oleh matriks substansi polimerik ekstraseluler.

image002
Biofilm alga dalam matriks (http://www.wageningenur.nl/)

Dalam percobaan awalnya, Nadine menggunakan mikroalga untuk membersihkan air limbah dengan menggunakan sebuah reaktor biofilm untuk menguji kapasitas alga dalam membersihkan air limbah dari nitrogen dan fosfor. Biofilm alga ditumbuhkan di suatu lapisan yang diposisikan secara vertikal. Air limbah dialirkan melewati lapisan vertikal tersebut secara perlahan dan terus – menerus. Nitrogen dan fosfor yang berhasil dieliminasi masing – masing sebesar 0,13 g/m2/hari dan 0,023 g/m2/hari. Jumlah tersebut tentu tidak sesuai dengan target.

image004
Reaktor biofilm alga (http://www.wageningenur.nl/)

Nadine pada akhirnya mencoba metode simbiosis mikroalga dengan bakteri. Simbiosis ini berdasarkan kebutuhan hidup mikroalga dan bakteri. Mikroalga dan bakteri ditempatkan di biofilm yang sama. Fotosintesis alga yang menggunakan cahaya matahari, CO2, nitrogen, dan fosfor tadi akan menghasilkan O2 dan juga membentuk biomassa. O2 tersebut akan digunakan oleh bakteri untuk proses degradasi aerobik polutan organik. Bakteri juga menghasilkan CO2 dari proses metabolismenya dan zat tersebut selanjutnya akan digunakan lagi oleh alga untuk fotosintesis berikutnya. Dengan demikian, kita tidak perlu memberi suplai CO2 tambahan bagi alga. Simbiosis ini mampu mengeliminasi nitrogen di air limbah sebesar 3,2 g/m2/hari dan fosfor 0,41 gr/m2/hari. Hasilnya jadi lebih banyak bukan?

image006
Kerjasama antara mikroalga dan bakteri dalam mengeliminasi Nitrogen dan Fosfor
(http://www.wageningenur.nl/)

Selain mendapatkan air yang bersih dari nitrogen dan fosfor, kita juga mendapat biomassa yang dapat diproses selanjutnya menjadi sumber bahan bakar botani atau yang biasa disebut biofuel atau biodiesel. Orang – orang Belanda memang pandai mencari celah di setiap ketidakmungkinan. Mereka membangun negara mereka dengan mendirikan pabrik, memajukan pertanian juga peternakan, tapi tak lupa pula untuk menangani air limbah hasil kreativitas mereka.

Biofilm mikroalga dan bakteri ini dapat menjadi solusi penanganan limbah yang menjanjikan. Selain murah, cara ini juga dapat menjadi metode pengelolaan limbah yang berkelanjutan karena menggunakan bahan – bahan alam. Metode ini tentu dapat juga diaplikasikan di negara kita, mengingat letak Indonesia yang berada tepat di area khatulistiwa dan statusnya sebagai negara tropis. Alga dapat tumbuh dan berkembang karena adanya suplai cahaya matahari dan tentunya Indonesia adalah surga bagi pertumbuhan alga, didukung juga dengan suhu yang sesuai bagi pertumbuhan bakteri. Mari kita jaga kebersihan air di Bumi dengan memanfaatkan bahan dari alam kita sendiri, seperti kata – kata dari E. F. Schumacher berikut ini:
“Wisdom demands a new orientation of science and technology towards the organic, the gentle, the non violent, the elegant, and beautiful.”

Referensi :
• http://id.wikipedia.org/wiki/Biofilm
• http://id.wikipedia.org/wiki/Biomassa
• http://allaboutalgae.com/benefits/
• http://www.antaranews.com/berita/321543/apa-itu-mikroalga
• http://www.wageningenur.nl/en/article/Wastewater-cleaning-using-microalgae-biofilms.htm
• http://www.biobasedpress.eu/2015/04/oil-producing-algae-clean-up-waste-water/
• http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S221192641400023X
• Kesaano, Maureen. Sims, Ronald C. Algal Biofilm Based Technology for Wastewater Treatment. 2014. United States