Menara Perkebunan , 2007, 75(2), 80-92.

## Biosorpsi  logam Zn oleh biomassa
Saccharomyces cerevisiae *)
Biosorption of Zn metal by Saccharomyces cerevisiae biomass
Irma KRESNAWATY  & TRI-PANJI
Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia, Bogor 16151, Indonesia

## Summary
Heavy  metal  in  waste  water  potentially causes  environmental  pollution.  Generally, heavy  metal  pollutions  come  from  metal plating,  textile,  latex-rubber  goods,  and  other industries.  The  process  of  latex-rubber  good industries  uses  heavy  metal  in  the  form  of ZnO  as  accelerator  for  rubber  vulcanization process,  so  that  Zn 2+ ion  exists  in  wastewater effluents in concentration as much as 300 ppm, whereas the maximum limit allowed is 2.5 ppm. The  chemical  way    generally  used  to  decrease Zn 2+ concentration  in  wastewater  effluents  is by  adding  bases,  NaOH  or  Ca(OH) 2 until  pH reached 11, hence this metal is precipitated as its  hydroxide.  However,  the    way  is  done,  is very high cost and has a risk of the emergence secondary pollution caused by excess base. An alternative  way  to  absorb  Zn 2+ considered inexpensive  is  by  using  biosorbent  in  the  form of Saccharomyces  cerevisiae biomass  from bioethanol industrial waste. The research was conducted  using  artificial  wastewater  with Zn 2+ ion concentration of 300 ppm and the pH was  adjusted  to  the  range  between  3-7. Biosorption  was  conducted  by  addition  of  free
S.  cerevisiae biomass  as  well  as  by immobilized  cells  on  filter  paper.  Observation was  carried  out  for  Zn 2+ concentration  after contact time of two and five hours. The results of  the  research  indicated  that  free  and immobilized S.  cerevisiae biomass  could absorb  Zn 2+ metal  and  decreased  its concentration from 250-300 ppm to 20-50 ppm. The optimum contact time was reached at one
hour, while optimum sorption process occurred at  pH  5.  At  low  concentration,  less  than 20  ppm S.  cerevisiae biomass  absorbed  less Zn 2+ The NaOH-treated biomass showed better sorption capabilities compared to cells treated by  formaldehyde  or  heat  treatments.  The continue  experiment  showed  the  high  capacity of biomass treated with NaOH to absorb Zn 2+ , until  concentration  24,02-  47,95  ppm  in  the first  sampling  and  1,15-10,99  ppm  in  the second  sampling.  Combination  adsorption process  using  charcoal  and  zeolite  could adsorp  remain  concentration  of  Zn 2+ ,  so  that could reached the limit concentration-allowed.
[ Keywords :  Heavy-metal  biosorption,  latex- goods effluent, Zn 2+ metal ]

## Ringkasan
Logam  berat  di  dalam  air  limbah merupakan  penyebab  pencemaran  lingkungan yang  potensial.  Pencemaran  logam  berat  pada umumnya  berasal  dari  industri  penyepuhan logam, tekstil, barang jadi lateks, serta industri lain.  Pada  proses  industri  barang  jadi  lateks digunakan  logam  berat  dalam  bentuk  ZnO sebagai  akselerator  proses  vulkanisasi  karet, sehingga  ion  Zn 2+ terbawa  dalam  air  limbah industri  barang  jadi  dengan  konsentrasi mencapai  300  ppm,  sedangkan  ambang  batas konsentrasi  yang  diperbolehkan  maksimal adalah  2,5  ppm.  Cara  kimia  yang  umum  di- gunakan untuk menurunkan kandungan
*) Makalah disajikan dalam Pertemuan Ilmiah Tahunan PERMI, Banjarmasin, 30 Agustus- 1 September  2007

## Kresnawaty & Tri-Panji
Zn 2+ dalam  air  limbah  adalah  dengan  cara menambahkan  basa,  umumnya  NaOH  atau Ca(OH) 2 ,  sampai  pH  sekitar  11,  sehingga logam berat ini diendapkan sebagai hidroksida- nya.  Namun  demikian,  cara  ini  sangat  mahal dan  beresiko  munculnya  pencemaran  sekunder akibat  kelebihan  basa.  Salah  satu  alternatif yang  murah  untuk  penyerapan  Zn 2+ adalah menggunakan  biosorben  berupa  biomassa Saccharomyces  cerevisiae yang  berasal  dari limbah pabrik bioetanol.
Penelitian  dilakukan  dengan  mengguna- kan  air  limbah  artifisial  yang  mengandung  ion Zn 2+ dengan  konsentrasi  300  ppm.  Limbah artifisial  diatur  pHnya  antara  3-7.  Biosorpsi dilakukan  dengan  menambahkan  biomassa S. cerevisiae bebas maupun yang diamobilisasi dengan  kertas  saring.  Pengamatan  dilakukan terhadap kandungan Zn 2+ setelah waktu kontak dua  dan  lima  jam.  Hasil  penelitian  menunjuk- kan  bahwa  biomassa S.  cerevisiae bebas maupun  amobil  mampu  menyerap  logam  Zn 2+ dan  menurunkan  konsentrasinya  dari  250- 300  ppm  menjadi  20-50  ppm.  Waktu  kontak optimum  dicapai  setelah  satu  jam,  sedangkan proses  sorpsi  optimum  terjadi  pada  pH  5. Biomassa S. cerevisiae kurang efektif menyerap logam Zn 2+ pada konsentrasi rendah, di  bawah  20  ppm.  Perlakuan  biomassa  meng- gunakan  NaOH  menunjukkan  kemampuan penyerapan  yang  lebih  baik  jika  dibandingkan dengan  yang  diperlakukan  menggunakan formaldehida  dan  pemanasan.  Percobaan  pada aliran  kontinyu  yang  menggunakan  biomassa yang diperlaukan menggunakan NaOH, menunjukkan  bahwa  limbah  artifisial  Zn 2+ dapat  diturunkan  sampai  konsentrasi  24,02- 47,95  ppm  pada  sampling  pertama,  dan  1,15- 10,99  ppm  pada  sampling  kedua.  Kombinasi penyerapan  menggunakan  arang  aktif  dan zeolit dapat menyerap sisa Zn 2+ mencapai batas yang diperbolehkan.

## Pendahuluan
Saat  ini  permasalahan  lingkungan merupakan  aspek  yang  menjadi  perhatian utama  banyak  pihak,  terutama  masalah
pencemaran  lingkungan  akibat  limbah industri mengandung logam berat. Polutan ini terbukti meracuni perairan, berdampak buruk  bagi  kesehatan  makhluk  hidup  di sekitarnya,  dan  mengakibatkan  penurunan kualitas  lingkungan.  Pencemaran  tersebut pada  umumnya  berasal  dari  industri penyepuhan  logam,  tekstil,  barang  jadi lateks, serta industri lain yang  mengguna- kan bahan baku mengandung logam berat.
Pada  proses  vulkanisasi  barang  jadi lateks  digunakan  ZnO  sebagai  akselerator untuk  mengontrol  proses  awal  dan  laju vulkanisasi,  serta  reaksi  lanjut  antara belerang dengan elastomer. Senyawa ZnO yang  digunakan  akan  larut  pada  proses pencucian untuk menghilangkan sisa asam asetat (koagulan) pada barang jadinya, dan pada akhir proses, ion Zn 2+ terbawa dalam limbah  industri  barang  jadi  karet  dalam konsentrasi mencapai
300 ppm (Suryabhuana,  2006).  Jumlah  ini  sangat berbahaya  karena dosis oral dalam jangka panjang  menyebabkan  masalah  pencerna- an,  menurunkan  HDL  dan  menyebabkan kerusakan  sistem  imunitas  (Mawardi, 2007).  Untuk  memenuhi  ambang  batas konsentrasi  ion  Zn 2+ yang  dibuang  ke lingkungan yaitu 0,5-2 ppm (KepMen LH No.  02  tahun  1988)  ataupun  2,5  ppm  (PP No.  18  Tahun  1999  tentang  Pengelolaan Limbah  Bahan  Berbahaya  dan  Beracun), limbah  industri  karet  ini  memerlukan perlakuan  khusus  sebelum  dibuang  ke lingkungan.
Pada  industri  barang  jadi  lateks,  cara kimia  yang  umum  digunakan  untuk menurunkan kandungan logam Zn 2+ dalam air  limbah  adalah  dengan  menambahkan basa,  umumnya  NaOH  atau  Ca(OH) 2 , sampai  pH  sekitar  11,  sehingga  logam berat  ini  diendapkan  sebagai hidroksida- nya.  Namun  cara  ini  sangat  mahal  dan beresiko munculnya pencemaran sekunder
Biosorpsi  logam Zn oleh biomassa Saccharomyces cerevisiae
akibat kelebihan basa. Oleh sebab itu perlu proses  pengolahan  yang  lebih  ramah lingkungan dan lebih ekonomis.
Saat  ini,  pengolahan  secara  biologis untuk mengurangi ion logam berat dari air tercemar menjadi teknologi alternatif yang berpotensi  untuk  dikembangkan.  Salah satu  di  antaranya  adalah  biosorpsi  yang memanfaatkan  kemampuan  pertukaran ion,  pembentukan  kompleks  dan  penye- rapan  mikroorganisme  untuk  menyerap logam  berat.  Secara  umum,  keuntungan pemanfaatan mikroorganisme sebagai biosorben  adalah  (1)  biaya  operasional rendah,  (2)  efisiensi  dan  kapasitas  peng- ikatan  logam  yang  tinggi,  (3)  memini- mumkan terbentuknya sludg e, (4) kemungkinan  untuk recovery logam,  (5) biosorben  dapat  diregenerasi,  (6)  bahan bakunya  mudah  didapat  dan  tersedia dalam  jumlah  banyak,  dan  (7)  tidak memerlukan  tambahan  nutrisi  jika  meng- gunakan mikroba yang sudah mati (Gazsó, 2001 ;  Ahalya et al ., 2004).
Mikroba  telah  lama  diketahui  dapat menyerap  logam-logam  berat  dari  ling- kungan eksternalnya secara efisien (Horsfall et  al .,  2006;  Chergui et  al ., 2007). Saccharomyces  cerevisiae sudah banyak  diteliti  berkaitan  dengan  potensi- nya  sebagai  biosorben  dan  bioakumulator logam berat, di antaranya karena memiliki persentase  material  dinding  sel  sebagai sumber pengikatan logam yang tinggi dan juga  biomassa S.  cerevisiae mudah diperoleh  karena  banyak  dimanfaatkan pada  proses  fermentasi.  Mawardi et  al.
(1997) telah meneliti pemanfaatan biomassa S.  cerevisiae untuk  penyerapan logam  Pb 2+ .  Hasil  penelitiannya  menun- jukkan bahwa kurang lebih 86% dari total serapan  terjadi  pada  10  menit  pertama waktu  kontak  dengan  serapan  maksimum 33,04 mg Pb/g biomassa. Volesky & May-
Philips  (1995)  melaporkan  penyerapan uranium,  seng  dan  tembaga  terjadi  pada pH  optimum  4-5,  sedangkan  Hadi et  al . (2003)  telah  melaporkan  kinetika  dan kesetimbangan  biosorpsi  kadmium  oleh sel S.  cerevisiae dengan  kondisi  optimum penyerapan sebesar 35 mg/g sel.
Limbah  pabrik  bioetanol  yang  kaya akan S.  cerevisiae sampai  saat  ini  belum dimanfatkan,  maka  pada  penelitian  ini limbah tersebut dimanfaatkan untuk penyerapan  ion  Zn 2+ ,  sehingga  dapat meningkatkan  nilai  tambah  dari  limbah tersebut.  Untuk  melihat  potensi  biomassa tersebut,  dilakukan  berbagai  variasi  per- lakuan  yang  memungkinkan  untuk  diapli- kasikan  di  lapangan,  di  antaranya  variasi pH,  perlakuan  pada  biomassa,  kemung- kinan  sistem  aplikasi  secara  kontinu,  dan kemungkinan  kombinasi  penerapannya dengan zeolit atau arang aktif.

## Bahan dan Metode
Biomassa S.  cerevisiae yang  diguna- kan berasal dari limbah pabrik bioetanol di daerah Lampung  yang diketahui mengan- dung  ragi S.  cerevisiae yang  sudah  mati maupun  masih  hidup.  Limbah  Zn 2+ artifisial  digunakan  larutan  ZnSO 4 7H 2 O. Konsentrasi  Zn 2+ yang  tersisa  diukur dengan  menggunakan Atomic  Absorption Spectrophotometry (AAS).

## Pengujian  kemampuan  biosorpsi  pada variasi pH
Biomassa S.cerevisae sebanyak  0,5  g kering  dimasukkan  ke  dalam  100  mL larutan Zn 2+ 250 ppm dengan variasi pH 3, 4  dan  5.  Larutan-larutan  tersebut  dikocok dengan shaker pada  kecepatan  120 rpm dan dilakukan sampling pada dua dan lima

## Kresnawaty & Tri-Panji
jam  untuk  analisis  konsentrasi  Zn 2+ . Larutan  disentrifugasi  pada  4000  rpm selama  10  menit,  kemudian  konsentrasi Zn 2+ di  dalam supernatan  ditentukan menggunakan Atomic Absorption Spectro- photometry (AAS).
Biosorpsi  dengan  biomassa  amobil  pada variasi pH
Biomassa S.cerevisae diamobilisasi dengan  cara  dibungkus  menggunakan kertas  saring.  Sebanyak  masing-masing 2  g  biomassa  yang  teramobilasi  ditempat- kan  ke  dalam  200  mL  larutan  Zn 2+
300  ppm  dengan  variasi  pH  5,  6  dan  7. Larutan  dikocok  menggunakan shaker dengan  kecepatan  120  rpm  selama beberapa  jam. Sampling dilakukan  setiap jam  dengan  penggantian  biomassa  amobil untuk  mengetahui  adanya  pengaruh    ter- hadap  penyerapan  logam  dengan  melihat bagaimana  konsentrasi  Zn 2+ yang  tersisa pada penggunaan biomassa I dan II.
Modifikasi biomassa S. cerevisiae
Modifikasi  biomassa S.  cerevisiae untuk  meningkatkan  kapasitas  sorpsi dilakukan  dengan  cara: 1)  Biomassa direndam  dengan  larutan  NaOH  2% disertai  pemanasan  pada  suhu  120 o C selama 20 menit, kemudian dicuci dengan akuades  sampai  netral  dan  dikeringkan dalam  desikator,  2)  Biomassa  direndam dengan  larutan  formaldehida  2%  disertai pemanasan  pada  suhu  120 o C  selama  15 menit,  kemudian  dicuci  dengan  akuades dan  dikeringkan  dalam  desikator,  dan  3) Biomassa  dipanaskan  pada  suhu  120 o C selama  20  menit.  Setiap  padatan  hasil modifikasi diujicobakan kemampuan sorpsinya  dalam  larutan  Zn 2+ 300  ppm pH 5. Padatan tersebut sebanyak 0,5 gram
yang  dibungkus  dalam  kertas  saring direndam  dalam  larutan  Zn 2+ dan  dikocok menggunakan shaker dengan  kecepatan 120  rpm  selama  beberapa  jam. Sampling dilakukan  setiap  30  menit  sebanyak  tiga kali  dan  masing-masing  hasil sampling disentrifugasi  pada  kecepatan  4000  rpm selama  10  menit  dan  ditentukan  konsen- trasi  Zn 2+ pada  masing-masing  perlakuan (Luef et al. , 2004).
Pengujian  viabilitas S.  cerevisiae dalam biomassa  dan  kemampuan  biosorpsi  sel hidup
Untuk  melihat  apakah  penyerapan bergantung pada jumlah S. cerevisiae yang hidup, biomassa ditumbuhkan pada medium  glukosa  10  g/L, malt  extract 3  g/L,  pepton  dan yeast  extract 3  g/L. Pertumbuhan  diukur  dengan  mengukur kerapatan optik pada λ = 610 nm. Sebagai perbandingan,    biomassa S.  cerevisiae diadaptasikan  terlebih  dahulu  dengan menumbuhkan  pada  medium  yang  sama yang  mengandung  Zn 2+ 300  ppm  selama 21  jam  pada  suhu  ruang  menggunakan shaker dengan kecepatan 120 rpm.
Pengujian
biosorpsi biomassa S. cerevisiae dalam proses kontinu
Untuk  penerapan  secara  kontinu  di lapangan,  dilakukan  percobaan  dengan aliran  kontinu.  Sebanyak  2  g  biomassa yang  sudah  diperlakukan  dengan  larutan NaOH  1  N  ditempatkan  di  dalam  kolom dengan  diameter  ±  3  cm.  Kemudian melalui  bagian  bawah  kolom  berisi  bio- massa yang dimodifikasi, dialirkan larutan Zn 2+ 300 ppm pH 5 dengan kecepatan alir 1,2  mL/menit,  dan  dilakukan sampling untuk  larutan  yang  sudah  melewati
Biosorpsi  logam Zn oleh biomassa Saccharomyces cerevisiae
biomassa  termodifikasi  sebanyak  10  x 10  mL  untuk  masing-masing  eluat. Biomassa  yang  telah  digunakan  tersebut dicobakan  lagi  kemampuan  penyerapan- nya  dengan  mengalirkan  kembali  larutan Zn 2+ 300  ppm  pH5  dan  dilakukan sampling yang sama dengan sebelumnya.
Penyerapan  dengan  kombinasi  biomassa S. cerevisiae dan arang aktif atau zeolit
Untuk menghasilkan penyerapan yang optimum,  biomassa S.  cerevisae dikom- binasikan  dengan  penggunaan  arang  aktif atau zeolit. Untuk melihat potensi penyerapannya,  arang  aktif  dan  zeolit ditambahkan dengan variasi jumlah masing-masing 1, 2, dan 3 % b/v ke dalam limbah yang telah melalui proses biosorpsi sehingga  kadar  Zn 2+ tinggal  20  ppm, kemudian diamati kemampuan penyerapan Zn 2+ pada  pH5  sebagai  pH  optimum penyerapan. Sampling dilakukan  tiap  30 menit  dan  diukur  konsentrasi  Zn 2+ di dalam  sampel  hasil  perlakuan  dengan masing-masing bahan penyerap.

## Hasil dan Pembahasan
Penelitian  ini  dilakukan  dalam  upaya memperoleh  proses  penurunan  kadar  Zn 2+ dalam  limbah  yang  murah,  antara  lain limbah  industri  barang  jadi  lateks  yang masih mengandung Zn 2+ sebesar 300 ppm, dengan  memanfaatkan  limbah  industri bioetanol  yang  mengandung  biomassa S. cerevisiae. Untuk  aplikasi di lapangan, maka  diperlukan  suatu  desain  proses biosorpsi  dengan  mempertimbangkan  hal- hal  sebagai  berikut: a)  modifikasi  bio- massa  yang  sesuai  atau  perlakuan  awal yang  akan  meningkatkan  penyerapan,  b)
waktu  tinggal  limbah  atau  waktu  kontak proses, c) proses pemisahan atau recovery biomassa,  d)  pembuangan  biomassa  yang telah  digunakan,  dan  e)  pertimbangan ekonomis  proses  (Widle  &  Benemann, 1993).  Oleh  sebab  itu,  penelitian  dilaku- kan  dengan  pengubahan  parameter  yang akan mempengaruhi penyerapan logam, di antaranya  pH,  waktu  kontak,  dan  bebe- rapa perlakuan pada biomassa, baik secara fisika maupun dengan perendaman dengan zat  kimia  seperti  NaOH,  formaldehida, dan  pemanasan.  Disamping  itu  juga  di- lakukan  amobilisasi  biosorben  untuk  me- mudahkan aplikasi pada proses kontinu.

## Kemampuan biosorpsi pada variasi pH
Nilai  pH  merupakan  parameter  yang sangat mempengaruhi kemampuan penyerapan logam  karena beberapa ikatan antara  gugus  fungsi  protein  biomassa dengan ion logam melibatkan penggantian proton,  sehingga  dipengaruhi  oleh  pH. Pada  pH  di  atas  titik  isolistrik,  terjadi muatan  negatif netto pada  komponen dinding  sel  dan  keadaan  ionik  ligan, seperti  gugus  karboksil,  fosfat  dan  amino yang  meningkatkan  reaksi  dengan  kation logam.  Pada  pH  di  bawah  titik  isolistrik, muatan  permukaan  keseluruhan  pada  per- mukan  sel  menjadi  positif,  yang  akan menghambat  mendekatnya  kation  ber- muatan  positif.  Proton  akan  berkompetisi dengan  terlebih  dahulu  dengan  berikatan dengan ligan sehingga mengurangi interaksi ion  logam  dengan komponen  sel (Goksungur et  al .,  2002).  Pada pH  tinggi, logam Zn 2+ mengendap menjadi Zn(OH) 2 , sehingga  dilakukan  percobaan  pada  pH yang  lebih  rendah  tetapi  di  atas  pH isolistrik.

## Kresnawaty & Tri-Panji
Konsentrasi biomassa yang digunakan relatif  kecil,  sebesar  1%  terhadap  volume limbah. Penyerapan spesifik Zn 2+ mening- kat  pada  konsentrasi  sel  biomassa  yang rendah  dan  menurun  pada  konsentrasi  sel melebihi  2  g/L  (Incharoensakdi  & Kitjaharn,  2004).  Di  samping  itu,  bio- massa  yang  digunakan  harus  seminimal mungkin  agar  aplikasinya  ekonomis  pada skala lapangan.
Dari  data  (Gambar  1)  terlihat  bahwa penyerapan tertinggi terjadi pada pH 5 dan waktu  penyerapan  optimum  kurang  dari dua  jam,  karena  pada  jam  kelima  terjadi penurunan  kemampuan  penyerapan.  Nilai penyerapan  sebesar  0,077  mmol  Zn/g biomassa  jauh  lebih  rendah  dibanding hasil  yang  dilaporkan  Volesky  &  May- Philips  (1995)  bahwa  biosorpsi  Zn 2+ oleh baker’s yeast sebesar 0,56 mmol Zn/g sel. Hal  tersebut  dapat  disebabkan  kandungan biomassa  yang  mengandung  bahan  an- organik,  di  antaranya  silika,  yang  diguna-
kan  sebagai filter  aid pada  proses  filtrasi bioetanol  di  pabrik,  yang  diasumsikan mempengaruhi  kemampuan  penyerapan, baik  dilihat  dari  sisi  toksisitas  pada S. cerevisae , maupun kadar biomassa pada padatan total yang ditambahkan.
Disamping  itu  adanya  logam  lain pada  sampel  mempengaruhi  kapasitas penyerapan,  misalnya  keberadaan  ion kalsium. Penyerapan Zn 2+ menurun dengan  semakin  tingginya  konsentrasi Ca 2+ ,  karena  penyerapan  kalsium  lebih “disukai” dibanding Zn 2+ (de França et al ., 2001). Disamping  itu,  perbedaan  daya
serap juga disebabkan biomassa S.  cerevisiae yang  digunakan  pada  per- cobaan  ini  berasal  dari  limbah  pabrik bioetanol  ( brewer’s yeast )  yang  dikultur- kan  secara  anaerob  pada  medium  molase, sedangkan  pada  percobaan  Volesky  & May-Philips  (1995)  digunakan baker’s yeast yang  dikulturkan  secara  aerob menggunakan  medium  ekstrak  malt.
Gambar 1.  Biosorpsi Zn 2+ oleh S. cereviase pada pH 3, 4 dan 5.
Figure 1.  Biosorption of Zn 2+ by S. cerevisiae at pH 3,4, and 5
0,09
0,08
0,07 0,06
0,05 0,04 0,03 0,02 0,01
0 0                         2                           5 Waktu penyerapan (jam) Sorption time (hours)
Z n y an g t ers era p ( m m o l Z n /g b io m as sa ) T h e so rp ti o n o f Z n ( m m o l Z n /g b io m a ss ) pH 3 pH 4 pH 5 ●

## Biosorpsi  logam Zn oleh biomassa Saccharomyces cerevisiae
Perbedaan  ini  bahkan  dapat  terjadi pada  strain  dari  spesies  tunggal  dengan kondisi fisiko kimia yang sama. Konsentrasi  Zn 2+ yang  tersisa  masih  di atas  ambang  batas  yang  diperbolehkan. Keterbatasan  penyerapan  Zn 2+ oleh  bio- massa  dapat  dikarenakan  proses  biosorpsi merupakan  proses  yang  terjadi  sampai dicapai kesetimbangan antara jumlah yang terserap  dalam  padatan  dengan  jumlah logam  yang  masih  tersisa  dalam  larutan (Ahalya et al ., 2004).

## Biosorpsi  dengan  biomassa  amobil  pada variasi pH
Proses  untuk  memperoleh  kembali logam  yang  terserap  ( recovery )  merupa- kan  proses  pemisahan  biomassa  dari limbah  setelah  pengolahan,  yang  merupa- kan  nilai  tambah  suatu  proses  pengolahan limbah.  Proses  sentrifugasi  dan  filtrasi yang  saat  ini  rutin  dilakukan  di  labora- torium dinilai tidak praktis bila diterapkan pada  proses  industri,  sehingga  penerapan amobilisasi mikroorganisme yang dikemas pada  suatu  kolom  dipandang  sangat praktis  untuk  digunakan  (Suhendrayatna, 2001).  Wilkinson et  al .  (1989),  melapor- kan sel amobilisasi dari Chlorella emersonii dapat mengakumulasikan merkuri lebih tinggi  dibandingkan dengan sel  tanpa  amobilisasi.  Selain  itu  peng- gunaan  sistem  amobil  sangat  cepat  dan efisien,  karena  logam  dapat  segera dipisahkan  dari  biomassa  dan  diperoleh kembali  ( recovery ),  dan  sistem  mudah dirancang dengan perhitungan matematis. Pada penelitian ini biomassa diamobi- lisasi  dengan  menempatkannya  pada kertas  saring  dengan  porositas  yang  me- mungkinkan  ion-ion  untuk  tetap  dapat berpindah  dari  larutan  ke  dalam  sel  bio- massa.  Dilakukan  penggantian  biomassa
yang  dibungkus  dengan  kertas  saring yang  baru,  untuk  mengetahui  apakah dengan  penggunaan  biomassa  yang  baru air  limbah  yang  diolah  dapat  mencapai batas konsentrasi Zn 2+ yang diperbolehkan dibuang ke lingkungan.
Dari hasil yang diperoleh (Gambar 2) didapat  bahwa  konsentrasi  Zn 2+ terserap lebih  tinggi  dimiliki  oleh  biomassa  yang teramobilisasi  (0,0972  mmol  Zn/g  bio- massa)  dibanding  dengan  tidak  ter- amobilisasi  (0,077  mmol  Zn/g  biomassa, Gambar  1).  Hal  ini  tentu  saja  semakin memperbesar  kemungkinan  aplikasi  di lapangan  mengingat  keuntungan  yang diperoleh  jika  menggunakan  biomassa yang teramobilisasi. Penggunaan biomassa yang  baru  ternyata  tidak  mengurangi konsentrasi  Zn 2+ yang  tersisa  di  larutan. Hal  ini  mengindikasikan  bahwa  ada batasan konsentrasi maksimal penyerapan. Namun,  hal  tersebut  tidak  menjadi masalah selama biomassa dapat digunakan kembali  dan  dilakukan  kombinasi  peng- gunaan dengan bahan penyerap yang lain.
Modifikasi biomassa S. cerevisiae
Afinitas  logam  terhadap  biomassa dapat diubah dengan melakukan perlakuan awal  dengan  menggunakan  perendaman dengan  alkali,  asam,  deterjen  dan  panas (Ahalya et  al .,  2004).  Biasanya  mikroba yang  telah  mati  memiliki  afinitas  yang lebih tinggi terhadap ion logam dibanding yang  masih  hidup.  Selain  itu  di  industri penggunaan  biomassa  yang  telah  mati lebih disukai karena tidak toksik, tidak ada persyaratan  medium  dan  nutrisi  untuk pertumbuhan,  biosorpsi  dapat  mudah dilakukan, serta biomassa dapat digunakan kembali  setelah  dilakukan  disorpsi  ion logam  yang terserap  (Cabuk et  al .,  2004).
Pada  biomassa  yang  masih  mengandung
Kresnawaty & Tri-Panji
mikroorganisme  hidup  diberi  beberapa perlakukan  di  antaranya  secara  fisika dengan  pemanasan,  dan  secara  kimia dengan  perendaman  dalam  larutan  NaOH dan formaldehid. Konsentrasi  Zn 2+ yang  tersisa  paling rendah  dihasilkan  oleh  perlakuan  peren- daman menggunakan larutan NaOH (Gambar 3). Perendaman NaOH dilakukan untuk  mengaktifkan  biosorben  seperti yang  biasa  dilakukan  pada  resin  sintetik. Perlakuan  awal  sampel  menggunakan NaOH  dapat  meningkatkan  penyerapan Zn 2+ .  Hal  ini  mungkin  disebabkan  oleh penghilangan  pengotor  pada  permukaan sel,  sehingga  membersihkan  permukaan membran  dan  memungkinkan  paparan yang   lebih   maksimal  dari  sisi   ikatan dengan  logam  yang  akan  diserap.  Di samping  itu,  menurut  Muraleedharan  & Venkobachar  (1990),  perlakuan  dengan
perendaman  dengan  larutan  alkali  akan menghancurkan  enzim  autolitik  yang menyebabkan  pembusukan  ( putrefaction ) biomassa  dan  menghilangkan  lipid  dan protein  yang  menyelubungi  sisi  aktif pengikatan  logam.  Perlakuan  ini  juga dapat  melepaskan  polimer  polisakarida yang  memiliki  afinitas  yang  tinggi  ter- hadap  ion  logam  tertentu  (Loaec,  1997). Perendaman  biomassa  dengan  larutan NaOH  terbukti  telah  meningkatkan  kapa- sitas  penyerapan  Zn 2+ pada Aspergillus niger (Luef et  al. ,  2004)  dan  juga meningkatkan  absorbsi  logam  Fe 3+ ,  Cu 2+ , Cr 3+ ,  Hg 2+ ,  Pb 2+ ,  Cd 2+ ,  Co 2+ ,  Ag + ,  Ni 2+ , dan Fe 2+ oleh S. cerevisiae (Brady et al ., 1994). Pemanasan  menyebabkan  penurunan serapan  Zn 2+ . Hal  ini  dapat  disebabkan oleh  hilangnya  gugus  fungsi  amino  yang berperan  dalam  proses  pengikatan  logam
Gambar 2. Biosorpsi Zn 2+ oleh biomassa S. cerevisae teramobilisasi pada  pH 5, 6 dan 7, disertai penggantian biomassa pada jam kedua dengan yang baru.
Figure 2.   Biosorption  of  Zn 2+ by  the immobilized S. cerevisiae biomass   at  pH 5 , 6 and 7, accompanied  by replacement of biomass at second hour  with the fresh one.
0,12 0,10
0,08
0,06 0,04 0,02 0,00 pH 5 pH 6 pH 7 ● Waktu penyerapan (jam)
Sorption time (hours)
0                        1                         2                        3 Z n y an g t ers era p (m m o l Z n /g b io m as sa ) T h e so rp ti o n o f Z n ( m m o l Z n /g b io m a ss )
Biosorpsi  logam Zn oleh biomassa Saccharomyces cerevisiae
Gambar 3. Biosorpsi Zn 2+ oleh biomassa S. cerevisiae yang dimodifikasi.
Figure 3.  Biosorption of Zn 2+ by modified S. cerevisiae biomass.
pada  permukaan  sel  melalui  reaksi browning non-enzimatik  akibat  pema- nasan  (Loaec,  1997).  Pemanasan  ini  juga berfungsi  untuk  mematikan S.  cerevisiae . Perendaman dengan formaldehida  menye- babkan  penurunan  penyerapan  Zn 2+ .  Hal ini  disebabkan  terjadinya  metilasi  pada gugus  amino  yang  ada  pada  dinding  sel sehingga  menurunkan  penyerapan  Zn 2+ (Huang & Huang, 1996).
Viabilitas S.  cerevisiae dalam  biomassa dan kemampuan biosorpsi sel hidup
Penelitian  ini  untuk  mengetahui pengaruh  Zn 2+ terhadap  pertumbuhan S.  cerevisiae dan  kemampuan  biosorpsi S.  cerevisiae hidup.  Pertumbuhan  diamati dengan mengukur kekeruhan yang dihasilkan menggunakan spektrofotometer pada  λ  =  610  nm.  Pada  kondisi  penam-
bahan  Zn 2+ kerapatan  optik  (OD)  lebih rendah  dibandingkan  dengan  keadaan normal  (tanpa  penambahan  Zn 2+ ).  Hal  ini menunjukkan  toksisitas  Zn 2+ terhadap pertumbuhan S.  cerevisiae sejak    kurang dari  15  menit.  Inkubasi  selama  21  jam memberikan  kesempatan  untuk  pertum- buhan S. cerevisiae lebih banyak sehingga meningkatkan  kemampuan  penyerapan logam (Gambar 4).
Pada  tahap  awal,  penambahan  seng tidak  terlalu  mempengaruhi  pertumbuhan S.  cerevisiae ,  karena  Zn 2+ sendiri  diguna- kan  oleh  organisme  ini  sebagai  kofaktor enzim yang  mengkatalisis reaksi biokimia pada  siklus  karbon  dan  nitrogen.  Konsen- trasi  Zn 2+ yang  tinggi  menyebabkan peningkatan durasi fase lag dan penurunan penggunaan substrat yang tentunya
mengurangi kemampuan penyerapan logam (Sharma et al ., 2002). 0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,010 0,012 0,014 0,016 0,018 0,020 0 30 60 90 Waku penyerapan (menit)
Sorption time (minutes ) NaOH
Formaldehida Formaldehyde Pemanasan Heat treatment Tanpa perlakuan
Untreated
Z n t ers era p (m m o l Z n /g b io m as sa ) T h e so rp ti o n o f Z n (m m o l Z n /g b io m a ss )
Kresnawaty & Tri-Panji 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 15 30 45 Waktu inkubasi (menit) Incubation time (minutes) K er ap at an o p ti k
O p ti ca l d en si ty
Gambar  4.  Kerapatan      optik    biakan S.  cerevisiae dengan      berbagai      kondisi  :  (1)  Biomassa S.  cerevisiae yang  dibiakan  normal,  (2) S.  cerevisiae yang  dibiakkan  pada  medium mengandung  Zn 2+ 300  ppm  dan  (3)  Biomassa S.  cerevisiae yang  diadaptasi  selama 21 jam dan kemudian ditambahkan Zn 2+ .
Figure  4.    Optical    density    of S.  cerevisiae culture    with    various  condition (1)    S.  cerevisiae Biomass  cultured  normally, (2 ) S. cerevisiae cultured on  media  containing 300 ppm Zn 2+ ,
(3) S. cerevisiae biomass adapted in media containing  Zn 2+ 300 ppm  for 21 hours .
Biosorpsi  biomassa S.  cerevisiae dalam proses kontinu
Sampel biomassa yang sudah diperlakukan  terlebih  dahulu  dengan NaOH  menghasilkan  larutan  eluat  yang jernih,  tidak  seperti  sampel  tanpa  per- lakuan  yang  menyebabkan  eluat  menjadi berwarna kemerahan karena masih banyaknya partikel yang dapat larut. Pada percobaan  ini  dilakukan    dengan  aliran kontinu dengan laju alir 1,2 mL/menit dan diperoleh  variasi  konsentrasi  Zn 2+ yang tersisa  dalam  rentang  24,02  -  41,95  ppm dari  konsentrasi  awal  Zn 2+ 300  ppm  pada elusi pertama (Tabel 1.).
Hal  tersebut  menunjukkan  bahwa biomassa S.cerevisiae memiliki  kemam-
puan  penyerapan  lebih  dari  80%  Zn 2+ di dalam  larutan  walaupun  dalam  aliran kontinyu.  Pada  elusi  kedua  yang  meng- gunakan  sorben  sebelumnya  diperoleh penurunan  yang  sangat  signifikan  dari konsentrasi  Zn 2+ 300  ppm  menjadi  1,15  - 10,99 ppm.
Pada  pengulangan  proses  penyerapan Zn 2+ dengan menggunakan biomassa yang sama  dengan  kecepatan  alir  yang  sama diperoleh  penurunan  konsentrasi  Zn 2+ yang  sangat  signifikan.    Hal  ini  mungkin disebabkan  makin  banyaknya  sisi  penye- rapan  yang  aktif  akibat  suasana  asam. Diduga  protein  yang  berperan  dalam penyerapan  Zn 2+ telah  mengalami  per- ubahan pada saat  elusi kedua yang dilaku- kan 24 jam setelah elusi I.
S.cerevisae S.cerevisae + Zn
S.cerevisae yang diadaptasi (S.cerevisae biomass adapted ) 21 jam ( hours ) +Zn

## Biosorpsi  logam Zn oleh biomassa
Saccharomyces cerevisiae
Tabel 1. Konsentrasi Zn 2+ yang tersisa pada proses penyerapan dengan aliran kontinu pada konsentrasi Zn 2+ awal 300 ppm.
Table 1. Concentration of remaining Zn 2+ after sorption with continuous flow at initial Zn 2+ concentra- tion of 300 ppm.
No. Sampling
Elusi biomassa I Biomass elution I Konsentrasi ( Concentration ), ppm Elusi Biomassa II Biomass elution II Konsentrasi ( Concentration ), ppm 1 41,95 2,09 2 31,07 4,69 3 33,78 1,15 4 24,02 2,68 5 34,89 4,58 6 35,63 3,32 7 31,55 7,90 8 41,57 9,99 9 34,89 10,99 10 31,18 6,59 Rata-rata ( average ) ± sd 34,053 ± 5,238 5,398 ± 3,365

## Penyerapan  dengan  kombinasi  biomassa
S. cerevisiae dan arang aktif atau zeolit
Dari  hasil  penelitian  yang  telah  di- lakukan,  disimpulkan  kemampuan  bio- sorpsi  ion  Zn 2+ hanya  mencapai  konsen- trasi akhir sekitar 20 ppm (± 88,56 %, dari Gambar  2  ),  sedangkan  ambang  batas kadar  Zn 2+ yang  diperbolehkan  adalah 2,5  ppm.  Oleh  sebab  itu,  perlu  pengkom- binasian  biosorben  biomassa  dengan sorben  lain,  yaitu  arang  aktif  atau  zeolit. Zeolit dengan struktur " framework " mem- punyai  luas  permukaan  yang  besar  dan mempunyai saluran yang dapat menyaring ion/molekul  karena  uni  kation  pada  atom aluminium  zeolit  dapat  dipertukarkan dengan  ion  H + dan  aktif  sebagai  katali- sator reaksi ( Las, 2006).
Tabel  2 memperlihatkan bahwa penyerapan  Zn 2+ 20  ppm    yang  diasumsi- kan  merupakan  Zn 2+ yang  tersisa  dari penyerapan  oleh  biomassa,  dapat  terserap dengan baik oleh kedua biosorben bahkan sampai  di  bawah  ambang  batas  yang ditentukan.  Kuantitas  biosorben  tidak begitu  mempengaruhi  kemampuan  penye- rapan,  karena  itu  untuk  pemanfaatan selanjutnya  dapat  dipilih  jumlah  dan  jenis absorben yang lebih ekonomis, yaitu arang aktif  1%.  Jumlah  zeolit  maupun  karbon yang  berkisar  1-3%  w/v  mampu  mening- katkan    serapan  logam  secara  signifikan. Hal  tersebut  dapat  disebabkan  adanya kesetimbangan antara ion terserap dan ion yang  berada  di  larutan  seperti  dalam rumus  kesetimbangan  serapan  isoterm Langmuir  yang  hanya  dipengaruhi  oleh tekanan  dan  suhu,  tapi  tidak  dipengaruhi oleh jumlah adsorben.

## Kresnawaty &Tri-Panji
Tabel 2.  Konsentrasi Zn 2+ yang   tersisa  setelah  sorpsi   dengan  arang  aktif  dan  zeolit  pada  1, 2 dan 3% b/v.
Table 2.  Concentration  of  remaining Zn 2+ after  sorption  with  active  carbon  and zeolite at 1, 2, and 3 % w/v.
Konsentrasi Zn 2+ yang tersisa (ppm) selama (menit) ( Concentration of remaining Zn 2+ , ppm ) Bahan Penyerap ( Sorbent ) 30 menit 60 menit 90 menit 120  menit Arang aktif ( Charcoal ), % b/v (w/v) 1 3,23 2,92 1,06 1,36 2 2,53 2,88 2,44 2,57 3 2,17 2,77 2,13 2,03 Zeolit, % b/v (w/v) 1 2,84 2,09 3,01 2,61 2 3,07 2,28 1,95 2,14 3 3,33 2,23 2,17 2,46 Keterangan : Konsentrasi ion Zn 2+ sebelum sorpsi = 20 ppm Note
: Zn 2+ ion concentration before sorption =20 ppm

## Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  penelitian  dan pembahasan  dapat  diambil  kesimpulan sebagai berikut :
1. Biomassa  yang  mengandung S.  cere- visiae berpotensi   sebagai   biosorben dengan  pH  optimum  penyerapan  lima dengan  serapan  sebesar  0,077  mmol Zn/g biomassa selama dua jam.
2. Kemampuan biosorpsi meningkat dengan  amobilisasi  biomassa  menjadi 0,092 mmol Zn/g biomassa.
3. Biomassa S.  cerevisiae dapat  menyerap lebih  dari  80%  Zn 2+ dalam  larutan berkonsentrasi  300  ppm  pada  aliran kontinu.
4. Biomassa S.  cerevisiae kurang  efektif menyerap  logam  Zn 2+ pada  konsentrasi rendah,  di  bawah  20  ppm,  sehingga perlu  dikombinasikan  dengan  peng- gunaan  arang  aktif  atau  zeolit  untuk meminimalkan  konsentrasi  Zn 2+ di dalam  limbah  industri,  sehingga  meme-
nuhi  ambang  konsentrasi  baku  mutu limbah yang ditetapkan.

## Daftar Pustaka
Ahalya, N., T.V. Ramachandra & R.D.Kanamadi  (2004). Biosorption  of
Heavy  Metals .  Bangalore,  India.  Centre for Ecological Science, Indian Institute of Science.
Brady  D,  A.  Stoll,  J.R.  Duncan  (1994). Biosorption  of  heavy  metal  cations  by nonviable ragi biomass. Environ. Technol., 15 , 429–38.
Cabuk,  A.,  S.  Ilhan,  C.  Filik  &  F.  Caliskan
(2004).  Pb 2+ biosorption  by  pretreated Fungal Biomass. Turk. J. Biol ., 29 , 23-28.
Chergui,  A.,  M.Z.  Bhakti,  A.  Chahboub, S.  Haddoum,  A.  Selatnia,  G.  A.  Junter
(2007). Simultaneous biosorption of Cu 2+ , Zn 2+ and  Cr 6+ from  aqueous  solution  by Streptomyces  rimosus . Desalination, 206
179-184.

## Biosorpsi  logam Zn oleh biomassa
Saccharomyces cerevisiae
de  França,  F.P.,  A.  P.  M.  Tavares  & A.  C.  A.  da  Costa  (2001). Calcium interference  with  continuous  biosorption of zinc by Sargassum sp. (Phaeophyceae) in  tubular  laboratory  reactors. Biosource Technol., 83 (2), 159-163.
Gazsó,  L.  G.  (2001).  The  Key  Microbial processes  in  the  removal  of  toxic  metals and  radionuclides  from  the  environment. Central  European  J.  Occupational  of Environ. Med., 7 (3), 178-185.
Goksungur,  Y.,  S.  Uren  &  U.  Guvenc  (2002). Biosorption  of  copper  ion  by  caustic treated waste baker’s yeast biomass. Turk. J. Biol. , 27 ,  23-29.
Hadi,  B.,  A.  Margaritis,  F.  Berruti  & M.  Bergongnon  (2003).  Kinetic  and equilibrum  of  cadmium  biosorption  by yeast  cells S.  cerevisiae and K  fragilis . Internat. J. of Chem. Reactor Engin., 1 , 1- 16.
Horsfall Jnr, M., F.E. Ogban & E.E.  Akporhonor  (2006).  Recovery  of lead and cadmium ions from metal-loaded biomass  of  wild  cocoyam  ( Caladium bicolor) using  acidic,  basic  and  neutral eluent  solutions. Elec.  J.  Biotech., 9, 152- 156.
Huang, C & C.P. Huang (1996). Application of
Aspergillus  oryzae and Rhizopus  oryzae for Cu (II) removal. Water Res., 30 , 1985- 1990.
Incharoensakdi, A. & P.Kitjaharn (2004). Zinc biosorption  from  aqueous  solution  by  a halotolerant  cyanobacterium Aphanothece halophytica . Appl. Microbiol. & Biotechnol ., 45 (4), 261-264. Las, T. (2006). Potensi Zeolit untuk Mengolah Limbah  Industri  dan  Radioaktif .  Jakarta, PLTR Batan.
Loaec,  M.  (1997).  Uptake  of  lead,  cadmium and zinc by a novel bacterial exopolysaccharide. Water  Res ., 31 (5), 1171-1179.
Luef,  E.,  T.  Prey  &  C. P. Kubicek  (2004). Biosorption  of  zinc  by  fungal  mycelial wastes. Appl.  Microbiol.  &  Biotechnol .,
34 (5), 688-692.
Mawardi  (2007).  Kajian  biosorpsi  ion-ion logam  berat  oleh  biomassa  alga  hijau Spyrogyra  subsalsa . Disertasi .  Jakarta, Fakultas Pascasarjana, Universitas Indonesia, 161p Mawardi, Sugiharto, E.Mudjiran & I.D.  Prijambada  (1997).  Biosorpsi  timbal II) oleh biomassa Saccharomyces cerevisiae . BPS-UGM, 10 (2C), 203-213.
Muraleedharan, T.R. & C. Venkobachar (1990) Mechanism  of  biosorption  of  copper  (II) by Ganoderma  lucidum.  Biotechnol. Bioeng., 35, 320-325.
Sharma, S., M. G. Dastidar &
T. R. Sreekrishnan (2002). Zinc uptake by fungal  biomass  isolated  from  industrial wastewater. ASCE  Practice  Periodical  of Hazardous,  Toxic  and  Radioactive  Waste Management , 6 , 256-261.
Suhendrayatna (2001). Bioremoval logam berat dengan  menggunakan  microorganisme: Suatu  kajian  kepustakaan.  Disampaikan pada Seminar  on-Air  Bioteknologi  untuk
Indonesia Abad 21. Japan, Sinergy Forum - PPI Tokyo Institute of  Technology.
Suryabhuana, K. (2006). Komunikasi pribadi.
Volesky,  B  &  H.A.  May-Philips  (1995).
Biosorption of heavy metal by
S.cerevisiae . Appl. Microbiol. Biotechnol.,
42 , 797-806.
Widle,  E.  W  &  J.  R.  Benemann  (1993). Bioremoval of heavy metals by the use of microalgae. Biotech. Adv., 11 , 781-812.
Wilkinson,  S.  C.,  K.  H.  Goulding  & P.  K.  Robinson  (1989).    Mercury accumulation and volatilization in immobilized  cell  system, Biotech.  Lett.,
11 (12) , 861-864.