Abstrak — Karakter  plastik  yang  sulit  terdegradasi  di lingkungan mendorong penelitian ini untuk mengetahui potensi isolat  bakteri  Bacillus  koleksi  Laboratorium  Mikrobiologi Biologi  ITS  dalam  mendegradasi  beberapa  jenis  plastik  uji. Metode  yang  digunakan  adalah  Kolom  Winogradsky  dengan botol  ukuran  1,5  l,  berisi  pasir  steril  :  medium  Salt  =  1:1. Plastik uji yang digunakan adalah kantong plastik merah, biru, hitam,  putih  dan  hijau  ukuran  15  x  4  cm.  Botol  diisi  15 potongan  plastik.  Proses  biodegradasi  dilakukan  selama  4 bulan, dengan parameter berat kering plastik, dan pengukuran densitas  bakteri  uji  pada λ 600  nm.    Isolat  bakteri  Bacillus memiliki  potensi  dalam  mendegradasi  plastik  uji,  karena mampu  tumbuh  dalam  kolom  Winogradsky  selama  4  bulan masa  inkubasi.  Pertumbuhan  isolat  Bacillus  yang  terlihat  dari Optical Density pada plastik hitam : putih  sebesar 0,210: 0,234. Pada  isolat  Bacillus  persen  degradabilitas  plastik  putih  dan hitam secara berturut adalah 1,9% dan 2,3%.
Kata Kunci — Kantong Plastik, Biodegradasi, Kolom Winogradsky, Bacillus

## I. PENDAHULUAN
ELAMA  kurun waktu 3 dekade, bahan plastik semakin banyak  digunakan  dalam  dunia  industri  baik  industri makanan,  pakaian,  transportasi,  konstruksi,  medis maupun  rekreasi.  Plastik  dianggap  menguntungkan  karena secara  fisik  plastik  kuat,  memiliki  bobot  ringan  dan  tahan lama.  Di Indonesia, menurut Asosiasi Olefin Aromatik dan Plastik  Indonesia  (Inaplas)  tahun  2013,  konsumsi  plastik  di Indonesia diproyeksikan mencapai 1,9 juta ton.
Dalam proses pembuatan plastik selain bahan baku utama diperlukan  juga  bahan  tambahan  aditif.  Bahan  aditif  yang ditambahkan  tersebut  disebut  komponen  non-plastik  yang berupa  senyawa  anorganik  yang  memiliki  berat  molekul rendah.  Oleh  karena  itu,    di  pasaran  ditemukan  berbagai jenis plastik dengan berbagai karakter, salah satunya adalah plastik  berwarna.  Berdasarkan Singh  dan  Sharma  [1]  40% masyarakat  menggunakan  plastik  putih  dan  65%  lainnya menggunakan plastik berwarna.
Terdapat  tiga  jenis  metode  degradasi polimer seperti fotodegradasi,  degradasi  termo-oksidatif  dan  biodegradasi. Proses  biodegradasi  dapat  dijadikan  alternatif  degradasi pilihan karena prosesnya yang ramah lingkungan.
Biodegradasi  adalah  proses  dimana  mikroorganisme mampu  mendegradasi  atau  memecah  polimer  alam  (seperti lignin,  selulosa)  dan  polimer  sintetik  (seperti  polietilen, polistiren) [2]. Setiap mikroorganisme memiliki karakteristik
degradasi  yang  berbeda,  sehingga  bervariasi  antara  satu mikroorganisme dengan mikroorganisme yang lain.
Salah  satu  metode  yang  dapat  digunakan  untuk mengukur  terjadinya  proses  biodegradasi  plastik  adalah Winogradsky  column,    yang  dinamai  sesuai  dengan penemunya  yakni  Sergei  Winogradsky  pada  akhir  abad  ke- 19.  Kolom  Winogradsky  merupakan  ekosistem  mikroba buatan  yang  berfungsi  untuk  mempelajari  kultur  bakteri dalam  waktu  jangka  panjang  [3].  Dalam  Laboratorium, kolom Winigradsky ini mampu mendemonstrasikan bagaimana  metabolisme  yang  terjadi  pada  mikroorganisme dalam kolom selama masa inkubasi,  dimana di dalam kolom tersebut  terdapat  berbagai  macam  reaksi    redoks  yang mendukung  suplai  nutrisi  dan  energi  bagi  mikrooerganisme dalam  kolom  [4].  Menurut  Leja  dan  Lewandowicz,  proses biodegradasi  polimer  dapat  terjadi  secara  aerobik  (dengan oksigen),  atau  secara  anaerobik  (tanpa  oksigen)  [5].  Dalam keadaan  aerob,  beberapa  mikroorganisme  menggunakan oksigen  sebagai  electron  acceptor  terakhir.  Pada  keadaan anaerob  beberapa  mikroorganisme  akan  menggunakan electron  acceptor  terakhir  selain  oksigen  (seperti  NO - 3 ,  S, CO 2 , Fe 3+ dan fumarate). Pada kolom Winogradsky ini akan terbentuk keadaan aerob yang terdapat di permukaan kolom dan  berangsur  menuju  anaerob pada dasar kolom. Sehingga diharapkan  proses  biodegradasi  secara  aerob  dan  anaerob dapat terjadi. Pada penelitian ini digunakan bakteri Bacillus yang memiliki kecenderungan facultative aerob [3].
Saat  ini  Laboratorium  Mikrobiologi  Biologi  ITS memiliki  isolat  bakteri  Bacillus  yang  telah  teruji  memiliki kemampuan  biodegradasi  namun  masih  parsial.  Bakteri  ini memiliki  karakter  pendegradasi  bahan  organik  seperti proteolitik,  amilolitik,  lignolitik,  selulolitik  dan  lipolitik. Pada beberapa penelitian disebutkan bahwa bakteri Bacillus mampu mendegradasi polimer plastik. Namun kedua bakteri koleksi  Laboratorium  Mikrobiologi  Biologi  ITS  ini  belum teruji  mampu  mendegradasi  polimer  plastik  sehingga dilakukanlah  penelitian ini.

## II. METODE PENELITIAN

## A. Persiapan Kantong Plastik
Plastik  yang  digunakan  berupa  produk  kantong  plastik dengan  berbagai  warna  yaitu  putih  dan  hitam.  Kadua  jenis kantong  plastik  tersebut  dipotong  dengan  ukuran  15x4  cm sebanyak 3x ulangan tiap jenis plastik kemudian disterilisasi dengan  menggunakan  alkohol  70%  selama  kurang  lebih  30 menit dan dikeringkan anginkan sekaligus di UV pada LAF (Bio 60-M) selama kurang lebih 15 menit dan di oven pada

## Potensi Isolat Bakteri Bacillus dalam Mendegradasi Plastik dengan Metode Kolom Winogradsky
Fiki Rahmah Fadlilah dan Maya Shovitri Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail: maya@bio.its.ac.id
S
suhu  80  ºC  selama  24  jam.  Plastik  tersebut  kemudian ditimbang  menggunakan  analitical  balance  (Shimadzu) untuk mengetahui berat kering awal plastik.

## B. Peremajaan Isolat Bakteri Uji dan Pembuatan Starter
Isolat  bakteri  uji  yang  digunakan  adalah Bacillus. Pertama dilakukan peremajaan isolat bakteri uji. Peremajaan isolat  dilakukaan  melalui  beberapa  tahap.  Tahap  pertama yaitu subkultur pada medium padat Nutrient Agar. Subkultur ini  dilakukan  sebanyak  2-3  kali  sehingga  didapat  isolat murni. Selanjutnya hasil koloni tunggal diidentifikasi secara makroskopis  dan  biokimia berdasarkan Bergey’s Manual of Determinative  Bacteria.  Uji  konfirmasi  ini  dilakukan sebelum dan sesudah proses biodegradasi.
Subkultur tahap kedua dilakukan pada medium cair NB sebanyak  3  kali  pada  medium  Nutrient  Broth.  Dari  proses subkultur  terakhir  dilanjutkan  dengan  proses  pembuatan starter sebanyak 75 ml untuk satu kolom Winogradsky (10% dari  total  medium).  Starter  yang  digunakan  berisi  isolat bakteri  uji    dengan  kepadatan  sel  10 10 sel/ml  yang  dihitung menggunakan Haemacytometer.

## C. Biodegradasi Plastik
Metode yang digunakan adalah Kolom Winogradsky dengan botol  ukuran  1,5  l,  berisi  pasir  steril  :  medium  Salt  =  1:1. Plastik uji yang digunakan adalah kantong plastik hitam dan putih  ukuran  15  x  4  cm.  Botol  diisi  15  potongan  plastik. Proses  biodegradasi  dilakukan  selama  4  bulan,  dengan parameter  berat  kering  plastik,  dan  pengukuran  densitas bakteri  uji  pada λ 600  nm.  Pengukuran  kehilangan  berat plastik  dilakukan  dengan  cara  menghitung  selisih  berat potongan  plastik  sebelum  didegradasi  dan  setelah  proses degradasi. Berikut rumus perhitungan prosentase kehilangan berat  plastik,  dengan  W i adalah  berat  kering  awal  sebelum degradasi  (gram)  dan  W f adalah  berat  kering  akhir  setelah degradasi (gram) [6]:

## III. HASIL DAN DISKUSI

## A. Rekonfirmasi Isolat Bakteri Uji
Isolat bakteri uji yang digunakan adalah isolat uji koleksi Laboratorium  Mikrobiologi  Jurusan  Biologi  ITS  yakni Bacillus. Rekonfirmasi  isolat bakteri uji dilakukan pada pra masa inkubasi dan pasca masa inkubasi.
Berikut  ini  gambar  bakteri  Bacillus  di  bawah  mikroskop perbesaran 1000 kali (Gambar 1).
Gambar  1  Penampang  Mikroskopis  Isolat  Bacillus  a) Pra Masa Inkubasi, b) Pasca Masa Inkubasi.
Hasil  rekonfirmasi  yang  dilakukan  menunjukkan  bahwa bakteri  yang  berperan  dalam  proses  degradasi  yang
digunakan pada pra masa inkubasi dan pasca masa inkubasi adalah  isolat  Bacillus  dengan  karakter  kunci  Gram  positif basil, membentuk endospora, dan anaerob facultative.

## B. Pertumbuhan Isolat Bakteri Uji
Menurut  Leja  dan  Lewandowicz,  proses  biodegradasi polimer  dapat  terjadi  secara  aerobic  (dengan  oksigen),  atau secara anaerobic (tanpa oksigen) [5]. Dalam keadaan aerob, beberapa  mikroorganisme  menggunakan    oksigen  sebagai electron  acceptor  terakhir.  Pada  keadaan  anaerob  beberapa mikroorganisme  akan  menggunakan  electron  acceptor terakhir  selain  oksigen  (seperti  NO - 3 ,  S,CO 2 ,  Fe 3+ dan fumarate).  Isolat  Bacillus  cenderung  facultative  aerob  [3]. Sehingga dalam penelitian ini diharapkan proses biodegradasi plastik dapat terjadi  secara aerob dan anaerob.
Proses  biodegradasi  dengan  metode  kolom  Winogardsky ini  dilakukan  dengan  menggunakan  medium  Salt  Mineral Medium  (MSM)  tanpa  sumber  karbon  selama 4 bulan masa inkubasi,  sehingga  mikroorganisme  distimulus  untuk menggunakan plastik sebagai sumber karbon.
Pada  keadaan  tercekam  nutrisi  (seperti  kekurangan sumber karbon) mikroorganisme akan cenderung membentuk  lapisan  biofilm.  Formasi  biofim  ini  membantu bakteri  yang  ada  di  dalamnya  untuk  efisiensi  energi  selama tercekam  nutrisi  Menurut  penelitian  [7],    pembentukan biofilm  pada  permukaan  plastik  merupakan      salah  satu pertumbuhan  yang  sering  terjadi  pada  bakteri  pendegradasi plastik.  Pertumbuhan  biofilm  diukur  dengan  panjang gelombang 600 nm.
Gambar  2.  Pertumbuhan  Bacillus  Berdasarkan  Optical  Density  600  nm pada Biofilm (      ) dan pada Kolom Air (----).
Dari  proses  pengukuran  selama  masa  inkubasi  selama  4 bulan  menunjukkan  peningkatan  pertumbuhan  bakteri  uji berdasarkan kekeruhan (Gambar 2.). Jumlah densitas bakteri pada  biofilm  yang  semakin  meningkat  setiap  bulan pengamatan  menunjukkan  kemampuan  bakteri  dalam menggunakan  polimer  plastik  sebagai  sumber  karbon, sehingga bakteri mampu membelah diri.
Peningkatan  densitas  bakteri  Bacillus  pada  plastik  putih cenderung  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan  plastik  hitam. Hal  ini  diasumsikan  berkaitan  dengan  tingkat  kejenuhan moleku  polimer.  Penambahan  adanya  bahan  aditif  dan proses  daur  ulang  meningkatkan  tingkat  kejenuhan  molekul sehingga bakteri susah untuk melakukan degradasi [8].
Bacillus  memiliki  kecenderungan  facultative  aerob  [3]. Kemampuan  penggunaan  oksigen  ini mempengaruhi tingkat pertumbuhan bakteri pada kolom Winogradsky. Pada kolom Winogradsky  tersebut  akan  terbentuk  zona  aerob  dan  zona anaerob.  Pada  permukaan  kolom  sedimen  akan  terbentuk
Kehilangan Berat =
x 100 %
(1)
zona  aerob  dan  berangsur  anaerob  menuju  dasar  kolom. Karakter  Bacillus  yang  cenderung  facultative  aerob menjadikan  bakteri  ini  memiliki  cakupan  lingkungan  yang lebih  lebar,  sehingga  pertumbuhan  Bacillus  pada  kolom Winogradsky  lebih  cepat.  Pertumbuhan  biofim  pada  plastik juga  mempengaruhi  tingkat  biodegradasi  plastik.  Terdapat berbagai faktor yang mempengaruhi biodegradasi antara lain adalah  jenis  polimer,  karakteristik  organisme,  dan  jenis perlakuan  yang  diperlukan.  Perubahan  warna,  pemisahan fasa, retak, erosi dan delimitasi adalah beberapa karakteristik yang menunjukkan adanya degradasi polimer [8].
Metode  kuantitatif  yang  paling  sederhana  untuk mengukur  terjadinya  biodegradasi  suatu  polimer  adalah dengan  menentukan  kehilangan  berat  dan  degradabilitas polimer.  Kehilangan  berat  ditentukan  dengan  menghitung selisih berat potongan plastik setelah 4 bulan  masa inkubasi (Tabel 1.). Pengukuran ini dilakukan tiap bulan.
Ketika  diaplikasikan  dengan  isolat  Bacillus  penurunan berat kering pada semua plastik uji sudah terlihat dari bulan pertama  setelah  masa  inkubasi,  namun  berdasarkan  analisis statistika,  pada  bulan  pertama  tidak  terdapat  perbedaan signifikan  proses  degradasi  terhadap plastik uji berdasarkan warna (Tabel 1).
Tabel 1. Prosentase Kehilangan Berat Plastik oleh Bakteri Bacillus Bakteri Perlakuan Persen Kehilangan Berat Plastik Bulan 1 Bulan 2 Bulan 3 Bulan 4 Bacillus Putih 4% a 7% b 8%  c 9% c Hitam 3% a 4% b 5%  b 6% b Kontrol 0% a 0% a 0% a 0% a
Keterangan : Angka yang diikuti huruf yang sama pada kolom yang sama menunjukkan tidak berbeda nyata pada uji Tukey ANOVA dengan tingkat kepercayaan 0,05
Persentase  kehilangan  berat  plastik  ini  selaras  dengan kenaikan densitas bakteri pada biofilm. Hal ini memperkuat asumsi bahwa agen biodegradasi yang berperan adalah isolat Bacillus dimana pada bulan pertama dan kedua diasumsikan merupakan  fase  optimum  isolat  uji  untuk  melakukan  proses degradasi  dari  total  4  bulan  masa  inkubasi  yang  dilakukan. Hal  yang  sama  juga  terlihat  pada  bulan  kedua,  degradasi pada  semua  plastik  uji  tidak  berpengaruh  secara  signifikan meskipun  prosentase  kehilangan  berat  kering  terbesar terdapat  pada  plastik  putih  bila  dibandingkan  dengan kontrol. Pada bulan ketiga dan keempat isolat Bacillus mulai menunjukkan  perbedaan  signifikan  antara  plastik  putih dengan plastik hitamberdasarkan dari prosentase kehilangan berat  plastik.  Pada  plastik  putih,  isolat  Bacillus  mampu mendegradasi  plastik  lebih  tinggi  dibandingkan  dengan plastik hitam, yaitu pada bulan ketiga biodegradasi mencapai 8% dan pada bulan keempat mencapai 9%.
Mikroorganisme  tidak  mampu  mengangkut  polimer secara  langsung  melalui  membrane  luar  sel  kedalam  selnya sehingga  dibutuhkan  proses  biokimia  yang  berperan  dalam memecah  molekul  polimer  yang  panjang  dan  sulit  larut dalam  air  sehingga  dapat  masuk  kedalam  sel.  Proses  ini dinamakan  depolimerisasi  dimana  polimer  mengalami depolimerisasi  atau  pemecahan  terlebih  dahulu  menjadi monomer  yang  lebih  kecil  sebelum  dapat  diserap  dan didegradasi  dalam  sel  mikroorganisme. Terdapat dua enzim aktif  yang  terlibat  dalam  biodegradasi  polimer  yaitu  enzim ekstraseluler dan enzim intracellular depolymerases. Enzim ekstraseluler  dan  intraseluler  yang  berperan  dalam
depolimerasi  secara  aktif  memicu  proses  degradasi  polimer secara bologis [9].
Plastik  hitam  memiliki  tingkat  persentase    kehilangan berat kering plastik rendah jika dibandingkan dengan plastik putih,  yaitu  hanya  sebesar  6%  setelah  4  masa  inkubasi. Menurut  BPOM  (2013),  kantong  kresek  yang  beredar  di pasaran adalah tergolong plastik daur ulang yang berbahaya karena  ditambahkan  zat  pewarna  berlebihan  contohnya kantong plastik hitam. Penambahan adanya bahan aditif dan proses  daur  ulang  meningkatkan  tingkat  kejenuhan  molekul sehingga bakteri susah untuk melakukan degradasi [10].
Hal  ini  diperkuat  dengan  data  degradabilitas  plastik hitam  dan  plastik  putih.  Degradabilitas  adalah    kemudahan terdegradasinya suatu bahan polimer.  Degradibilitas ditentukan  dengan  cara  membagi  kehilangan  berat  terhadap waktu  biodegradasi.  Persentase  degradabilitas  adalah degradabilitas x 100% (Gambar 3).

## Gambar 3. Persen Degradabilitas Plastik
Pada  isolat  Bacillus  persen  degradabilitas  plastik  putih dan hitam secara berturut adalah 1,9% dan 2,3%.

## IV. KESIMPULAN
Isolat bakteri Bacillus memiliki potensi dalam mendegradasi  plastik  uji,  karena  mampu  tumbuh  dalam kolom  Winogradsky  selama  4  bulan  masa  inkubasi.  Isolat Bacillus memiliki Optical Density pada plastik hitam : putih sebesar  0,210:  0,234.  Pada  isolat  Bacillus  persen degradabilitas plastik putih dan hitam secara berturut adalah 1,9% dan 2,3%.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terimakasih penulis ucapkan kepada Allah SWT atas  rahmat  dan  karunia-Nya,    Ibu,  Bapak,  adik-adik, keluarga atas doa dan segala perhatiannya, dan teman-teman Biologi  ITS  2010  yang  senantiasa  memberikan  semangat dan  motivasi.    Ucapan  terimakasih  penulis  sampaikan  pula kepada Ibu Dr. rer nat. Ir. Maya Shovitri M,Si selaku dosen pembimbing penelitian ini,  Bapak Dr.   Techn.  Endry  N. Prasetyo,  M.T,  Ibu  Tutik  Nurhidayati,  M.Si  atas  saran, masukan  dan  kritik  terhadap  penelitian ini.  Kepada Institut Teknologi  Sepuluh  Nopember  yang  telah  mendukung penelitian ini. Dan semua pihak yang telah membantu untuk penyelesaian penelitian ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] B.  Singh,  Sharma  N.  “Mechanistic  implications  of  plastic degradation”. Journal of Polymer Degradation  (2008) Vol 93: 561- 584.
[2] M.  Kaseem,  Hamad  K,  Deri  F.  “Thermoplastic  starch  blends:  A review of recent works”. (2012) Vol 54: 165-176.
[3] M.  T.,  Martinko,  J.  M.  &  Parker,  J.  Brock.”Biology  of Microorganisms,  9th  Edition”.Upper  Saddle  River,New  York  :
Prentice-Hall. (2000).
[4] B  4Rogan,  ,  M.Lemke,  M.  Levandowsky  ,T.  Gorrell.  “Exploring  the Sulfur  Nutrient  Cycle  Using  the  Winogradsky  Column”.  The American Biology Teacher, . (2005). Volume 67,No.6.
[5] K.  Leja,  Graznya  Lewandowicz.  “Polymer  Biodegradation  and Biodegradable Polymer-A review”. Polish Journal. of Environmental Study (2009) Vol 2 : 255-266.
[6] E. Rohaeti. “Karakterisasi Biodegradasi Polimer”. Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan MIPA. Yogyakarta :
Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta. (2005).
[7] S. Alex. “New  perspectives  in  plastic  biodegradation”. Journal of
Current  Opinion  in  Biotechnology  (2011) Vol 22:422 – 426
[8] AA, Shah, Hasan F, Hameed A, Ahmed S. “Biological degradation of plastics: A comprehensive review”. Journal of Biotechnology (2008) Vol 26: 246-265.
[9] JD, Gu,; Ford, TE; Mitton, DB; Mitchell, R. “Microbial corrosion of metals”.  The  Uhlig  Corrosion  Handbook.  2nd  Edition.  New  York,
USA : Wiley. (2000).
[10] N.  Mimi.  “Penelitian  Sifat  Berbagai  Bahan  Kemasan  Plastik  dan Kertas  Serta  Pengaruhnya  Terhadap  Bahan  yang  dikemas”.  Skripsi. Sumatera Utara: Fakultas Pertanian. Jurusan Teknologi Pertanian,Universitas Sumatera Utara. (2005).