Uji Laboratorium Efektivitas Biosurfaktan “U-Champ” dalam Bioremediasi Oil Spill
Harry Budiharjo S 1, a) ., Joko Pamungkas 1 .,  Sri Rahayu G (2) ., Kevin Yudha Perwira (3)
1) Teknik Perminyakan, Fakultas Teknologi Mineral, UPN “Veteran” Yogyakarta
2) Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta
3) Mahasiswa Teknik Lingkungan, Fakultas Teknologi Mineral, UPN “Veteran” Yogyakarta
4)
a e-mail korespondensi: harry_hb@upnyk.ac.id

## ABSTRAK
Tumpahan  minyak  bumi  ( Oil  Spills )  merupakan  salah  satu  dampak  lingkungan  yang  serius  dari  kegiatan  industri migas ( petroleum industries ). Salah satu upaya dalam mengelola tumpahan minyak tersebut yaitu dengan melakukan bioremediasi  menggunakan biosurfaktan. Kecamatan Cepu, Kabupaten Blora, Jawa Tengah telah menjadi tambang minyak  bumi  tradisional  sejak  tahun  1893.  Dari  tambang  inilah  banyak  terjadi  tumpahan  minyak  dari  proses produksi.  Penelitian  bertujuan  untuk  mengujikan  keefektifan  biosurfaktan  pada  tanah  tercemar  Cepu  dalam penurunan Total  Petroleum  Hydrocarbon ( TPH ),  pH,  dan  logam  berat.  Metode  yang  dilakukan  dengan  cara mengaduk  tanah  tercemar  dengan  larutan  biosurfaktan  “U-Champ”.  Berdasarkan  dari  hasil  pengujian,  terjadi penurunan TPH dari 13,49% menjadi 9,39% dan penurunan tingkat keasaman dari 9,21 (basa) menjadi 7,16 (netral). Beberapa  logam  berat  pada  tanah  mengalami  penurunan  namun  beberapa  pula  justru  mengalami  peningkatan, seperti  Ba  dari  kadar  249,6  ppm  menjadi  302,9  ppm  dan  Se  dari  kadar  1,5  ppm  menjadi  2,6  ppm.  Sebaiknya dilakukan  penelitian  lebih  lanjut  dengan  penambahan  variabel  pengujian  seperti  konsentrasi  biosurfaktan  yang berbeda, sehingga dapat dilakukan pengujian yang lebih efisien untuk sampel tanah tersebut.
Kata kunci: biosurfaktan; bioremediasi; oil spills .

## ABSTRACT
Oil spills are one of the serious environmental impacts in oil and gas industry activities. One effort to manage the oil spill is to conduct bioremediation using bio-surfactants. Cepu Subdistrict, Blora Regency, Central Java has been a traditional oil mine since 1893. From this activity many oil production spills occur.
Research  carried  out  is  testing  the  effectiveness  of  bio-surfactants  in  Cepu  polluted  soils  in  decreasing  Total Petroleum Hydrocarbon (TPH), pH, and heavy metals. The method is carried out by stirring contaminated soil with a "U-Champ" bio-surfactant solution.
Based  on  the  test  results,  TPH  decreased  from  13.49%  to 9.39%  and  decreased acidity from  9.21  (bases)  to  7.16 (neutral). Some heavy metals in the soil have decreased but some have also increased, such as Ba from 249.6 ppm to 302.9 ppm and Se from 1.5 ppm to 2.6 ppm. Further research should be carried out by adding test variables such as different bio-surfactant concentrations, so that more efficient testing can be done for the soil sample.
Key words : Bio-surfactans; bioremediation; oil spills.

## I. PENDAHULUAN
Minyak  bumi  merupakan  salah  satu  sumber  energi  yang  sangat  penting  dan  bahan  mentah  untuk  industri  kimia. Ketergantungan pada minyak bumi dan kegunaan dari minyak bumi sebagai bahan bakar tersebut telah berpengaruh kepada pembangunan ekonomi. Meskipun industri perminyakan sangat menguntungkan masyarakat, namun industri ini  juga  menghasilkan  limbah  berbahaya  yang  banyak.  Terlebih  lagi  tumpahan  minyak  pada  proses  eksplorasi, transportasi, dan pengilangan telah menyebabkan masalah lingkungan yang serius (Silva et al., 2014).
Sebenarnya  Lingkungan  itu  sendiri  memiliki  kemampuan  untuk  mendegradasi  senyawa-senyawa  pencemar  yang masuk ke dalamnya, namun sering kali beban pencemaran di lingkungan lebih besar dibandingkan dengan kecepatan proses  degradasi  zat  pencemar  tersebut  secara  alami.  Akibatnya  zat  pencemar  akan  terakumulasi  sehingga dibutuhkan campur tangan manusia dengan teknologi yang ada untuk mengatasi pencemaran tersebut. Bioremediasi menjadi salah satu pilihan teknologi untuk mengembalikan kondisi tanah yang terkontaminasi hidrokarbon minyak
bumi.  Dari  segi  biaya  dan  kelestarian  lingkungan,  bioremediasi  lebih  murah  dan  berwawasan  lingkungan dibandingkan dengan metode pemulihan lingkungan lainnya (Kusumawati et al., 2015).
Biosurfaktan merupakan produk bioteknologi yang penting dengan fungsi yang luas pada banyak industri. Beberapa sifat  menarik  dari  biosurfaktan  antara  lain:  merubah  permukaan  aktif  seperti  menurunkan  IFT  ( interface  tension ); melembabkan  dan  merasuk  dalam  media;  menyebar; hydrophobic dan hydrophilic ;  katalisator  perkembangan mikrobia;  menyerap  logam;  dan  anti  mikrobia.  Beberapa  keunggulan  biosurfaktan  dibandingkan  dengan  produk kimia  sintesis  lainnya  yaitu: biodegradable ;  memiliki  kadar  toksisitas  rendah; biocompatible dan digestible ;  dapat diperoleh dari bahan-bahan murah; dan ekonomis. (Emeritus, 2001).
Berdasarkan  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Silva  et  al.  (2014)  biosurfaktan  terbukti  efektif  untuk  bioremediasi lingkungan  terkontaminasi  minyak.  Jenis  biosurfaktan  seperti  :  glucolipid,  rhamnolipid,  lipopeptide,  dan  trehalose emenjadi  biosurfaktan  utama  dalam  proses  bioremediasi  oil  spill.  Biosurfaktan  tersebut  dapat  diproduksi  dari beberapa mikrobia yang bersifat patogen, sehingga beberapa bersifat toksis dalam dosis tertentu.
Dalam  kasus  ini  dilakukan  pengujian  penambahan  biosurfaktan  kepada  tanah  tercemar  (oil  spill)  dari  Cepu. Parameter  yang  difokuskan  pada  penambahan  biosurfaktan  tersebut  yaitu  TPH,  pH,  BTex,  dan  logam  berat. Biosurfaktan  juga  cukup  efektif  dalam  menurunkan  IFT  minyak  mentah  (crude  oil)  dan  air  formasi  serta  dapat menurunkan viskositas minyak dan menyisihkan air dari minyak.
Biosurfaktan adalah zat permukaan aktif yang disintesis oleh sel hidup dan memiliki sifat-sifat mengurangi tegangan permukaan, menstabilkan emulsi, pembentukan busa, pada umumnya tidak beracun dan biodegradable (Banat et al, 2000). Biosurfaktan merupakan surfaktan yang disintesis oleh mikroorganisme, terutama jika mereka ditumbuhkan pada  substrat  yang  tidak  larut  dalam  air.  Tidak  seperti  surfaktan  berbahan  dasar  minyak  yang  diklasifikasikan berdasarkan grup polar natural-nya, biosurfaktan dikategorikan berdasarkan struktur kimia dan bakteri penghasilnya. Pada umumnya, struktur kimiawi biosurfaktan terdiri atas gugus hidrofilik yang mengandung asam amino atau anion dan kation peptida, mono-, di-, atau polisakarida; dan gugus hidrofobik yang mengandung asam lemak jenuh dan tak jenuh.
Berdasarkan ukuran molekularnya, biosurfaktan dapat dibagi menjadi biosurfaktan dengan berat molekul rendah dan berat molekul tinggi. Glikolipid seperti rhamnosa dan sophorolipid, dan lipopeptida seperti surfactin dan polymyxin merupakan  biosurfaktan  dengan  berat  molekul  rendah,  yang  berfungsi  menurunkan  tegangan  permukaan  dan tegangan  antar  permukaan.  Sedangkan  biosurfaktan  dengan  berat  molekul  tinggi  seperti  lipoprotein, lipopolisakarida,  dan  amphipatik  polisakarida  sangat  efektif  untuk  menstabilkan  emulsi  minyak  dalam  air. Berdasarkan struktur kimianya, biosurfaktan diklasifikasikan sebagai  glikolipid; lipopeptida atau lipoprotein; asam lemak, fosfolipid, biosurfaktan polimerik; dan biosurfaktan partikulat.

## II. METODOLOGI
Metode  yang  digunakan  adalah  pengolahan  tanah  secara ex-situ ,  yaitu  tanah  yang  akan  diolah  dipindahkan  dari tempat asalnya dan dilakukan treatment pada tempat lain. Tanah yang digunakan diambil dari sekitar sumur kw-55 dan  kw-58.  Tempat  pengolahan  tanah  tersebut  berupa  bak  penampungan  berdimensi  2m  x  1m  x  0,5m  dengan permukaan  yang  impermeabel  yang  dapat  dilihat  pada Gambar  1 .  Langkah-langkah  dalam  percobaan  ini  sebagai berikut :
Tanah tercemar yang sudah dikumpulkan dimasukkan dalam bak pengujian dengan dimensi 2m x 1m x 0,5m (1m 3 ). a. Tanah  tersebut  digemburkan  dengan  cara  diaduk  terus-menerus  menggunakan  sekop  hingga  menjadi  homogen atau merata.
b. Sambil digemburkan sampel tanah diberikan air sebanyak 150 L untuk melembabkan tanah sambil diaduk selama 30 menit.
c. Dilakukan penambahan larutan biosurfaktan “U-Champ” sebanyak 16 L dengan pelarut air sebanyak 90 L sebagai pengolahan secara bioremediasi tanah sambil terus diaduk. Proses berlangsung selama 2-4 jam.
d. Dilakukan  leaching  atau  pencucian  sampel  tanah  dengan  cara  menambahkan  150  L  air  bersih  dan  didiamkan selama 2 jam.
Tanah yang tercemar memiliki tekstur geluh lempungan setelah diteliti. Tekstur tersebut menandakan bahwa tanah tersebut  memiliki  permeabilitas  yang  terbilang  rendah  dikarenakan  ukuran  butir  lempungnya.  Hal  tersebut  akan
~ Harry Budiharjo S., Joko Pamungkas,  Sri Rahayu G, Kevin Yudha Perwira ~
membuat  infiltrasi  pada  tanah  menjadi  kecil  dan  menyebabkan  jumlah  minyak  dalam  tanah  tidak  terlalu  dalam. Total  penambahan  larutan  pada  1m 3 (1000  L)  sampel  tanah  yaitu  390  L  dengan  penambahan  biosurfaktan  “U- Champ” sebanyak 16 L. Proses pencampuran larutan dan tanah berlangsung selama kurang lebih 6 jam.
Gambar 1. Ilustrasi bak pengolahan tanah

## III. HASIL DAN DISKUSI
Kecamatan  Cepu  yang  terletak  di  Kabupaten  Blora,  Jawa  Tengah  merupakan  salah  satu  tambang  minyak  bumi secara  konvensional  yang  masih  aktif  mengeksploitasi  minyak  bumi  dalam  jumlah  besar.  Daerah  dengan  sebutan Teksasnya  Bojonegoro  ini  telah  memroduksi  migas  sejak  tahun  1893  hingga  sekarang.  Proses  produksi  yang dilakukan pada daerah ini mulai dari drilling hingga refining yang dilakukan dengan cara yang sangat sederhana.
Selama proses produksinya tambang migas ini menyisakan tumpahan minyak mentah yang jumlahnya sangat besar dan  membahayakan  lingkungan  bila  tidak  ditangani  dengan  baik.  Komponen  hidrokarbon  yang  tercecer  tersebut bersifat  toksik  dan  dapat  berpengaruh  pada  kesuburan  tanah  yang  terpapar.  Hal  tersebut  dapat  menyebabkan berkurangnya  unsur hara tanah dan tanah tersebut  menjadi tandus. Oleh karena itu perlu  dilakukan remediasi bagi tanah tercemar crude oil untuk menjaga kualitas lingkungan. Kenyataanya, di lapangan limbah tersebut bahkan tidak diperhatikan sehingga lingkungan pada lokasi tambang migas tersebut sangat rusak, baik tanah di sekitarnya maupun perairannya.
Oleh  karena  itu,  mengacu  kepada  Kepmen  LH  No  128  tahun  2003  tentang  Tata  Cara  dan  Persyaratan  Teknis Pengolahan Limbah Minyak Bumi dan Tanah Terkontaminasi oleh Minyak Bumi Secara Biologis, limbah oil spill tersebut harus diolah, salah satunya dengan pengolahan secara biologis (bioremediasi).
Pada  penelitian  ini  tanah  yang  tercemar  memiliki  konsentrasi  TPH  sebesar  13,49%  sehingga  tanah  tersebut  tidak perlu  diolah  terlebih  dahulu  untuk  dilakukan  bioremediasi.  Penambahan  biosurfaktan  “U-Champ”  sebagai  pra- pengolahan oil spill bertujuan untuk menurunkan konsentrasi TPH dan BTex.

## 3.1 Kondisi Awal
Pada  kondisi  awal  diperoleh  beberapa  nilai  dari  parameter  TPH, pH,  dan  logam  berat  ( heavy  metal ).  Sianipar  dan Kardena (2011) menyatakan bahwa syarat optimal untuk pengolahan secara bioremediasi yaitu pH pada rentang 6  - 9  dan  TPH  di  bawah  15%.  Kedua  syarat  tersebut  terpenuhi  pada  sampel  tanah,  dimana  nilai  pH  sebesar  9,21  dan kadar  TPH  sebesar  13,49%.  Dengan  demikian  kondisi  awal  pada  sampel  tanah  tidak  menjadi  masalah  dalam penggunaan biosurfaktan untuk proses bioremediasi. Terdapat beberapa logam berat pada sampel tanah yang dapat bersifat toksik pada organisme tanah, diantaranya Pb, Ba, Cr, Cu, Hg, Se, dan Zn.

## 3.2 Kondisi Akhir
Berdasarkan  pengujian,  diperoleh  penurunan  nilai  TPH  dan  pH,  sedangkan  untuk  kadar  logam  berat  mengalami beberapa penurunan dan peningkatan. Perbandingan konsentrasi sebelum pengolahan dan setelah pengolahan dapat dilihat pada Tabel 1 .
Tabel 1. Perbandingan parameter sebelum dilakukan pengujian dan setelah dilakukan pengujian dengan biosurfaktan “U-Champ”
Dengan  penambahan  larutan  Biosurfaktan  “U-Champ”  didapatkan  penurunan  TPH  dari  13,49%  menjadi  9,39%. Terjadinya  penurunan  TPH  ini  menunjukkan  keefektifan  biosurfaktan  dalam  penurunan  TPH.  Meski  demikian, kandungan  TPH  dalam  tanah  masih  tergolong  buruk,  dikarenakan  kandungan  TPH  masih  jauh  di  atas  baku  mutu, yaitu Kepmen LH No 128 tahun 2003 tentang Tata Cara dan Persyaratan Teknis Pengolahan Limbah Minyak Bumi dan Tanah Terkontaminasi oleh Minyak Bumi Secara Biologis. Penurunan TPH dapat dilihat pada Gambar 2 .
Gambar 2. Grafik penurunan kadar TPH pada tanah setelah dilakukan pengolahan (satuan %)
Penurunan pH menurut hasil pengujian yaitu dari 9,21 menjadi 7,16. hasil tersebut menunjukkan bahwa metode ini efektif  untuk  menetralkan  situasi  basa  menjadi  netral.  Dalam  kondisi  netral  ini  mikrobia  akan  lebih  mudah berkembangbiak dan bekerja untuk memecah hidrokarbon pada tanah tercemar. Grafik penurunan tingkat keasaman tanah dapat dilihat pada Gambar 3 .
Parameter Sebelum Sesudah TPH 13.49 % 9.39 % pH 9.21 7.16 Pb 63.2 ppm 60.6 ppm As 0 ppm 0 ppm Ba 249.6 ppm 302.9 ppm Cd 0 ppm 0 ppm Cr 89.5 ppm 91.4 ppm Cu 63.4 ppm 64.6 ppm Hg 24.6 ppm 10.9 ppm Se 1.5 ppm 2.6 ppm Zn 1260 ppm 1030 ppm
Gambar 3. Grafik penurunan kadar pH pada tanah setelah dilakukan pengolahan
Hasil analisa logam berat dapat dilihat pada Gambar 4 diperoleh beberapa penurunan dan peningkatan unsur logam berat.  Penurunan  logam  berat  tersebut  menandakan  keefektifan  biosurfaktan  dalam  menguraikan  logam  berat, namun  beberapa  logam  berat  terlihat  meningkat  kadarnya.  Hal  tersebut  diduga  karena  air  yang  digunakan  untuk proses  pengolahan  mengandung  beberapa  logam  berat.  Tingginya  beberapa  unsur  logam  berat  ini  akan  bersifat toksik untuk mikrobia, sehingga perlu dilakukannya pengolahan lebih lanjut untuk proses bioremediasi.
Gambar 4. Perbandingan kandungan logam berat pada tanah sebelum pengolahan dan sesudah pengolahan (satuan ppm)

## IV. KESIMPULAN DAN SARAN
Penggunaan  biosurfaktan  “U-Champ”  dalam  pengolahan oil  spill cukup  efektif  dalam  menurunkan  TPH  dan menetralkan  pH.  Meskipun  TPH  yang  diturunkan  masih  belum  memenuhi  baku  mutu  lingkungan  sesuai  Kepmen LH  No  128  tahun  2003  tentang  Tata  Cara  dan  Persyaratan  Teknis  Pengolahan  Limbah  Minyak  Bumi  dan  Tanah Terkontaminasi oleh Minyak Bumi Secara Biologis, namun tingkat keasaman (pH)  dapat diturunkan menjadi netral. Kadar logam berat yang tinggi belum berhasil diturunkan menjadi kadar aman bagi lingkungan. Beberapa parameter seperti Ba, Cr, Cu, dan Se justru mengalami peningkatan setelah dilakukan pengolahan.
Sebaiknya  dilakukan  beberapa  pengujian  ulang  dengan  penambahan  variabel  kontrol.  Penelitian  ini  tidak memperhatikan  tekstur  tanah  dan  kadar  toksisitas  (LC 50 )  dari  biosurfaktan  tersebut  sehingga  penelitian  ini  belum membahas  mengenai  faktor  ekologis  daerah  penelitian.  Apabila  dilakukan  penelitian  lebih  lanjut,  sebaiknya memperhatikan  faktor  fisik tanah dengan cara  menambah  variable tanah tercemar dengan  karakteristik tanah  yang berbeda  sehingga  dapat  dilakukan  pengolahan  yang  sesuai  dengan  tekstur  tanah  daerah  penelitian  tersebut.  Perlu juga  dilakukan  penambahan  variable  penguji  dengan  konsentrasi  yang  berbeda  untuk  mendapatkan  nilai  efisiensi dan ekonomis dari biosurfaktan tersebut.

## DAFTAR PUSTAKA
Banat  IM,  Makkar  RS,  Cameotra  SS.  (2000).  Potential  commercial  applications  of  microbial  surfactants. Appl Microbiol Biotechnol . 53(5): 495-508. Emeritus. (2001). Biosurfactant and their application for soil bioremediation. N.KOSARIC. Vol 39 No 4 (295-304) Hidayat,  Syarif.  (2009).  Pengaruh  variasi  suhu  dan  pengadukan  terhadap  produksi  biosurfaktan  oleh Azotobacter vinelandii dalam fermenter 10 liter. Bandung : Laporan Tugas Akhir Departemen Teknik Lingkungan.
Kusumawati,  Eko;  Wignyanto;  dan  Kholiq,  M.Abdul.  (2012).  Aplikasi  bakteri  untuk  bioremediasi  lahan  tercemar minyak bumi ( crude oil ) menggunakan teknik biopile. Polhasains. Vol 3 No 1 (1-11). Nuryana, Dwi. (2017). Review : bioremediasi pencemaran minyak bumi. Journal of Earth Energy Engineering . Vol 6 No 2 (9-13)
Rocha e Silva, N.M.P; Almeida, D.G.; Rufino, R.D.; Luna, J.M.; Santos, V.A.; Sarubbo, LA. (2014). Applications of  biosurfactants  in  the  petroleum  industry  and  the  remediation  of  oil  spills . International  Journal  of Molecular Sciences .
Sianipar, Merry dan Kardena, Edwan.  (2011). Pengaruh  penambahan  biosurfaktan sebagai  prapengolahan  Lumpur dalam  menurunkan  TPH  melalui oil  recovery pada  teknik  bioremediasi  fase  s lurry . Jurnal  Teknik Lingkungan . Vol 7 No 1 (23-34)