BIOLEACHING

BIOTEKNOLOGI LINGKUNGAN

“BIOLEACHING”

1.        Definisi Bioleaching

Bioleaching merupakan suatu proses untuk melepaskan (remove) atau mengekstraksi logam dari mineral atau sedimen dengan bantuan organisme hidup atau untuk mengubah mineral sulfida sukar larut menjadi bentuk yang larut dalam air dengan memanfaatkan mikroorganisme. Sementara Talvivaara Mining Company (2010), mengungkapkan bahwa bioleaching merupakan suatu proses ekstraksi logam yang dilakukan dengan bantuan bakteri yang mampu mengubah senyawa logam yang tidak dapat larut menjadi senyawa logam sulfat yang dapat larut dalam air melalui reaksi biokimia. Bioleaching logam berat dapat melalui oksidasi dan reduksi logam oleb mikroba, pengendapan ion-ion logam pada permukaan sel mikroba dengan menggunakan enzim, serta menggunakan biomassa mikroba untuk menyerap ion logam. Bioleaching mempakan teknologi alternatif yang dapat dikembangkan sebagai salah satu teknologi untuk memperoleh (recovery) logam di masa mendatang.

Biooksidasi bijih sulfida untuk pemulihan tembaga telah dipraktekkan selama berabad-abad di Spanyol, Swedia, Jerman, China dan di tempat lain melalui teknik penambangan polusi (Ehrlich, 1999). Aplikasi komersial terdokumentasi awal tentang proses biohidrometalurgi dalam industri pertambangan adalah untuk ekstraksi tembaga dari limbah tambang (Zimmerley et al., 1958). Oksidasi oksidatif  Thamobacillus acidophilic diakui sebagai alat untuk menjaga besi dalam bentuk feritik teroksidasi untuk dijadikan oksidan mineral tembaga sulfida untuk melarutkan tembaga. Bahan run-of-mine dari tembaga kelas rendah, yang ditumpuk di tempat pembuangan sampah sampai kedalaman di atas 100 m tingginya dilepaskan menggunakan larutan besi feritik asam untuk pemulihan ekonomi tembaga di Tambang Kennecott Bingham di dekat Salt Lake City, Utah. Meskipun peran bakteri pengoksidasi besi diakui, tempat pembuangan tambang, sebagai reaktor, tidak dirancang untuk mempromosikan aktivitas bakteri (Olson et al., 2003).

Metode bioleaching merupakan salah satu teknologi alternatif untuk menanggulangi permasalahan ini. Bioleaching adalah suatu proses pelarutan/pelepasan logam atau pengambilan (ekstraksi) logam dari sedimen menjadi bentuk yang larut dengan menggunakan bantuan mikroorganisme. Sehingga pada dasarnya prinsip bioleaching dan leaching sama, hanya saja pada bioleaching yang berperan untuk mempercepat terjadinya difusi solute (logam) ke dalam pelarut adalah mikroorganisme. Dengan demikian, tidak tersedianya pelarut yang selektif bukan lagi masalah, karena pelarut yang digunakan pada bioleaching tidak harus pelarut yang selektif terhadap logam yang diinginkan (Kurniawan, 2010).

Harrison dkk. (1966) melaporkan peran zat besi mengoksidasi Acidithiobacillus ferrooxidans dalam pencucian uranium. Bijih uranium ditumpuk dalam tumpukan, mirip dengan pembuangan pelepasan bijih tembaga kelas rendah, dan dicuci menggunakan larutan sulfat asam asam di Tambang Elliot Lake, Ontario, Kanada. Adanya bakteri di tumpukan ditemukan dan perannya dalam menjaga kondisi pengoksidasi dengan konversi besi menjadi besi besi untuk ekstraksi uranium yang ditentukan. Aplikasi komersial unik untuk ekstraksi uranium dari bijih bawah tanah bawah tanah ditunjukkan di Tambang Denison, Ontario, Kanada (McCready dan Gould, 1990).

Sebuah sistem untuk banjir bijih yang terputus-putus dalam stadion bawah tanah, disegel dengan dinding beton, menunjukkan kegunaan untuk proses biohidrometalurgi untuk ekstraksi uranium. Proses ini juga mempertimbangkan persyaratan penting mikroorganisme untuk aktivitas optimal dalam prosesnya. Nutrisi dan aerasi disediakan untuk meningkatkan pertumbuhan bakteri. Namun, ekonomi uranium telah menghalangi penggunaan dan kemajuan lebih lanjut dalam pengembangan proses mikroba untuk ekstraksi uranium (Olson et al., 2003).

Bioleaching melibatkan penggunaan mikroorganisme untuk mengekstrak logam dari bijih berkadar rendah dan telah berhasil dilakukan untuk mendapatkan emas, tembaga dan uranium. Sekitar 20% dari tembaga dunia diproduksi menggunakan bioleaching. Bioleaching nikel, seng, dan kobalt dapat dilakukan dengan bakteri thermophyllic namun belum terbukti ekonomis, namun dengan sumber daya yang langka dan impor relatif mahal, maka cara tersebut mungkin bermanfaat. Nikel dan kobalt digunakan untuk paduan baja sedangkan seng digunakan untuk magnesium campuran (Chen dan Lin, 2000).

Mikroorganisme merupakan salah satu factor yang sangat berperan dalam bioleaching logam. Pemilihan mikroorganisme yang akan digunakan harus tepat karena mikroorganisme tersebut memiliki selektifitas terhadap logam-logam tertentu. Mikroorganisme yang umumnya digunakan dalam proses bioleaching logam bisa dari golongan bakteri dan golongan fungi. Golongan bakteri seperti: Thiobacillus ferooxidans, Thiobacillus thiooxidans, Escherechia coli, dan sebagainya. Golongan fungi seperti: Aspergillus niger dan Penicillium simplicissium (Kurniawan, 2010).

Aplikasi komersial biohidrometalurgi, yang dirancang untuk memfasilitasi aktivitas mikroorganisme, dimulai pada tahun 1980 untuk pencucian tembaga dari tumpukan. Tambang Lo Aguirre di Cile memproses sekitar 16.000 t bijih / hari antara tahun 1980 dan 1996 dengan menggunakan bioleaching (Bustos et al., 1993). Sejumlah operasi pembangkit uap tembaga telah dilakukan sejak tahun 1980 (Brierley, 1999).

Aplikasi komersial biohidrometalurgi yang sukses dan ekstensif lainnya adalah perlakuan awal biooksidasi dari bijih emas sulfida. Untuk proses ini, mikroorganisme digunakan untuk mengoksidasi pirit, arsenian pirit atau arsenoprata untuk mengekspos emas yang tersumbat di dalam matriks mineral sulfida. Setelah perlakuan awal biooksidasi, emas diekstraksi dan dipulihkan dengan proses hidrometalurgi konvensional seperti pelindian dan pemulihan pada karbon atau presipitasi seng. Pabrik pretreatment biooksidasi dengan sejarah operasi terpanjang adalah proses BIOX Goldfields '(sebelumnya Genmin) di Tambang Fairview di Afrika Selatan. Pabrik ini, yang beroperasi sejak 1986, menangani konsentrat arsenopeni tahan api / pirit emas di reaktor besar, diaduk-tangki, aerasi, aliran kontinyu (Marais 1990; dan Aswegen et al., 1991). Semua tanaman komersial menggunakan BIOX, atau proses pengadukan yang diaduk aerasi, memperlakukan konsentrat yang disiapkan dari bijih untuk memperkaya kandungan emas dan sulfida, dan satu juga melepaskan kobal dari sludida sulfida. Satu pabrik komersial memperlakukan bijih emas tahan api di tumpukan. Newmont Mining Corporation menggunakan proses pembuatan biooksidasi untuk perlakuan awal terhadap bijih emas tahan api yang diikuti penggilingan konvensional dalam sirkuit sianida-CIP untuk pemulihan emas di tambang tambang emasnya, Elko, Nevada (Brierley, 2000). Biooksidasi dilakukan pada bijih yang ditumbuk pada bantalan dengan sistem ventilasi udara di dasar untuk memasok oksigen ke populasi mikroba yang diinokulasi pada batu. Setelah 100-270 hari pretreatment biooksidasi untuk menurunkan matriks mineral sulfida, bijih dikeluarkan dan diproses melalui pabrik konvensional untuk mengekstrak emas (Olson et al., 2003).

2.        Sejarah Bioleaching

Gagasan mengenai pelarutan logam telah ada sejak tahun 166 SM ketika seorang ilmuwan bernama Galen menyebutkan mengenai konsep pelarutan logam tua pada tembaga di Cyprus. Kemudian Georgius Agricola (1494-1555) mendeskripsikan mengenai pembakaran pyrite (FeS₂) untuk memproduksi FeSO₄. Mulai tahun 1572 berdiri industri pelarutan logam tembaga di Rio Tinto, Spanyol. Semenjak tahun 1947, Thiobacillus ferrooxidans diidentifikasi dan diisolasi dari acid mine drainage. Dan mulai berkembang industri bioleaching semenjak itu. Sekarang dapat dijumpai lebih 40 bangunan/gedung dalam suatu industri yang digunakan untuk bioleaching tembaga, emas, seng, kobalt, dan uranium.

Latar belakang sejarah akumulasi logam di berbagai bidang drainase asam tambang, pembuangan tambang, dan tumpukan batubara telah dilaporkan di tempat lain (Brierly, 1978).  Pelepasan tembaga dari bijih dan presipitasi tembaga dari larutan yang dihasilkan adalah teknologi kuno yang dipraktekkan oleh orang Tionghoa jauh ke belakang 100-200 SM dan mungkin bahkan sebelumnya (Needham, 1974). Itu Proses yang sama juga dikenal di Eropa dan Asia Kecil, dan kemungkinan akan digunakan di sana sekitar abad ke-2 (Rossi 1990).  Namun, keterlibatan mikroorganisme tertentu Dalam proses pelarut logam ternyata tidak dipraktikkan sampai 1940-an. Sejak itu banyak kontribusi penelitiannya membantu memperjelas mekanisme dasar di balik proses ini. Biooksidasi bijih sulfida untuk pemulihan tembaga telah dilakukan dipraktekkan selama berabad-abad di Spanyol, Swedia, Jerman, China, dan di tempat lain oleh teknologi pertambangan solusi (Ehrlich, 1999).

Namun, tambang Rio Tinto di Spanyol barat daya umumnya dianggap sebagai buaian biohidrometalurgi. Ini Tambang telah dieksploitasi sejak zaman pra-Romawi untuk mereka tembaga, emas, dan perak. Penggunaan bioleaching di tambang Rio Tinto dimulai pada awal tahun tahun 1890-an. Tumpukan bijih tembaga kelas rendah dibangun dan ditinggalkan selama 1 sampai 3 tahun untuk dekomposisi alami. Lari-ofmine bahan tembaga kelas rendah, ditumpuk dalam pembuangan limbah sampai kedalaman setinggi lebih dari 100 m, dilucuti dengan menggunakan larutan besi feritik asam untuk pemulihan ekonomi tembaga di Tambang Kennecott Bingham di dekat Salt Lake City, Utah. Meskipun operasi pencucian industri dilakukan di Rio Tinto Tambang selama beberapa dekade, kontribusi bakteri untuk solubilisasi logam tidak dikonfirmasi sampai tahun 1961, ketika Thiobacillus ferrooxidans ditemukan di lindi (Salkield, 1987).

3.        Aplikasi Bioleaching

Bioleaching dapat digunakan untuk mendapatkan besi yang banyak dengan bakteri pengoksidasi belerang, termasuk Acidithiobacillus Thiobacillus dan Acidithiobacillus (sebelumnya dikenal sebagai Thiobacillus). Menyusul penemuan bahwa mikroorganisme memainkan peran dalam produksi drainase asam tambang (Colmer dan Hinkle 1947), bakteri pengoksidasi besi dan sulfokat pertama, T. ferrooxidans, diisolasi dan dijelaskan (Temple and Colmer 1951). Tidak lama kemudian peran mikroba dalam oksidasi mineral sulfida diselidiki dari perspektif metalurgi ekstraktif. Mikroorganisme yang dikultur dari aliran sungai di tempat pembuangan limbah batuan di Pala Bingham, tambang pirit teroksidasi di Utah (FeS2) dan mineral tembaga dan melepaskan tembaga ke dalam larutan (Bryner et al., 1954).

T. ferrooxidans digunakan dalam beberapa penyelidikan awal terhadap bioleaching mineral sulfida, karena merupakan satu-satunya bakteri pengoksidasi besi oksidatif sampai deskripsi Leptospirillum ferrooxidans (Markosyan 1972). Saat ini, Thiobacillus thiooxidans, dan Thiobacillus caldus, serta T. ferrooxidans dipindahkan ke genus Acidithiobacillus (Kelly and Wood, 2000). Peran penting ferrooxidans oksidator besi dalam biooxidation sulfida logam lambat untuk dikenali. Ini tidak mudah diperkaya sebagai A. ferrooxidans dari sampel yang mengandung kedua organisme tersebut, tumbuh lebih lambat dari A. ferrooxidans di media kaya besi besi yang kaya. Juga tidak mudah untuk membandingkan jumlah relatif dari kedua organisme ini dalam sampel cair atau padat yang menggunakan teknik kultur konvensional.

Indikasi awal pentingnya L. ferrooksigen., dalam bioleaching adalah bahwa kultur campuran L. ferrooxidans dan A. thiooxidans dapat mengoksidasi pirit lebih cepat dari A. ferrooxidans (Norris dan Kelly, 1978). Kecenderungan L. ferrooxidans untuk menempel pada mineral sulfida, afinitas tinggi untuk besi besi (K m 0,25 mM dibandingkan 1,34 mM pada A. ferrooxidans), dan sensitivitasnya yang rendah terhadap penghambatan besi besi (K i 42,8 mM dibandingkan dengan 3,10 mM dalam A. ferrooxidans) (Norris et al., 1988) adalah bukti tambahan tentang pentingnya L. ferrooxidans dalam bioleaching. Evaluasi sampel lapangan dan studi perkolasi bijih borongan menghasilkan kesimpulan bahwa L. ferrooxidans bisa sama pentingnya dengan A. ferrooxidans dalam bioleaching (Sand et al., 1992).

Teknik biologi molekuler menunjukkan bahwa Leptospirillum adalah bakteri pengoksidasi besi yang dominan dalam reaktor tangki pengaduk kontinu (CSTRs) dimana arsenopirit emas (FeAsS) dan konsentrat yang mengandung tembaga di biooksidasi pada suhu 40 C dan pH 1,6 (Rawlings 1995; Rawlings et al., 1999). Demikian pula, analisis imunofluoresensi pada tangki tahap utama dari pabrik biooksidasi komersial di Sao Bento, Brazil, dan Fairview, Afrika Selatan menunjukkan dominasi numerik Leptospirillum atas A. ferrooxidans (Dew et al., 1997).

   Lamanya waktu bioleaching akan sangat berpengaruh pada pertumbuhan dan aktivitas metabolisme mikroorganisme. Tentu saja hal ini akan berdampak pada perolehan hasil akhir bioleaching, yaitu nilai konsentrasi logam yang terkandung dalam rafinat. Selain itu, setiap mikroorganisme juga mempunyai karakteristik tersendiri terhadap kondisi lingkungan yang sesuai untuk kelangsungan hidupnya. Oleh karena itu penentuan temperatur bioleaching sebaiknya disesuaikan dengan kondisi pertumbuhan optimum dari mikroorganisme yang digunakan agar didapatkan yield konsentrasi logam yang maksimal (Kurniawan, 2010).           

Bakteri yang digunakan dalam proses bioleaching antara lain Thiobacillus ferrooxidans, T.thiooxidans, Pseudomonas fluorescens, P. putida Bacillus Licheniformis, B.Cereus (Crueger, 1984). Bakteri T. ferrooxidans diketahui mampu dan telah lama digunakan pada bioleaching tembaga dan emas. Bakteri T.ferrooxidans mampu melarutkan sulfide logam (MS) menjadi ion sulfat (SO4 2- ) dan ion logam (M2+). Selanjutnya kedua ion ini akan membentuk larutan senyawa logam sulfat (MSO4). Dari proses tersebut logam dapat dipisahkan dan diperoleh kembali secara bioleaching (Rossi dan Ehrlich, 1990). Beberapa penelitian menunjukkan bakteri lain seperti P. fluorescens, Bacillus sp, dan E. coli mampu melarutkan dan mengakumulasi logam berat. Umumnya bakteri ini ditemukan di lingkungan seperti pada areal tambang (Olson et al., 2003).

Sebagai prinsip umum, Fe 3 + ion yang digunakan untuk mengoksidasi bijih. Langkah ini sepenuhnya independen dari mikroba. Peran bakteri adalah mengoksidasi biji lebih lanjut, tetapi yang lebih penting juga regenerasi oksidan kimia Fe3+ dari Fe2+. Sebagai contoh, bakteri mengkatalisis penguraian mineral pirit (FeS2) oleh mengoksidasi dari sulfur dan logam (dalam hal ini kasus besi besi, (Fe2+) dengan menggunakan oksigen. Ini menghasilkan produk cair yang dapat lebih dimurnikan dan disempurnakan untuk menghasilkan logam yang diinginkan.

(Sumber: google)

Jika bioleaching menjadi kegiatan industri kita akan ditekan untuk menghemat air dan sumber daya hydrogen. Hanya bijih yang mengandung belerang dapat digunakan karena pakan bakteri adalah belerang. Bioleaching tidak memerlukan banyak energi tetapi prosesnya lambat. Suhu tinggi pemanggangan dan peleburan tidak diperlukan, sehingga bioleaching bisa mendapatkan logam dari bijih kadar rendah.  Di masa mendatang, mungkin bioleaching juga akan digunakan untuk logam tambang lainnya seperti seng dan nikel. Secara keseluruhan, bioleaching menciptakan polusi udara dan kerusakan yang minimal terhadap formasi geologi, karena bakteri yang digunakan adalah alami.

(Sumber: google)

4.        Aplikasi bioleaching secara umum

Pembakaran pirit (FeS₂)_:

Pada langkah pertama, disulfida secara spontan dioksidasi menjadi tiosulfat oleh besi ferri (Fe³⁺), yang kemudian akan dikurangi untuk memberikan besi ferrous (Fe²⁺)^:

(1) spontan

Besi ferrous ini kemudian dioksidasi oleh bakteri aerob:

(2)  (Oksidasi besi)

Tiosulfat juga dioksidasi oleh bakteri untuk memberikan sulfat:

(3)  (Oksidasi belerang)

Besi besi dihasilkan dalam reaksi (2) sulfida teroksidasi lebih seperti pada reaksi (1), menutup siklus dan diberi reaksi bersih:

(4)

Produk bersih reaksi yang larut yaitu ferro sulfat dan asam sulfat.

Proses oksidasi mikroba terjadi pada membran sel bakteri. Beberapa elektron masuk ke dalam sel yang digunakan dalam proses biokimia untuk menghasilkan energi bagi bakteri sementara mengurangi oksigen ke air. Reaksi kritis adalah oksidasi sulfida dengan besi besi. Peran utama dari bakteri adalah langkah regenerasi reaktan ini. Proses untuk tembaga sangat mirip, namun efisiensi dan kinetika tergantung pada mineral tembaga. Mineral yang paling efisien adalah mineral supergen seperti senshinsei kaliberasi, Cu₂S dan Covellite. Mineral tembaga utama kalkopirit (CuFeS₂) jumlahnya melimpah dan sangat efisien. Pencucian CuFeS₂ terdiri dari 2 dua tahap yaitu menjadi terlarut dan kemudian lebih lanjut dioksidasi, dengan Cu²⁺ ion yang tertinggal dalam larutan.

Pencucian kalkopirit:

(1)  spontan

(2)  (Oksidasi besi)

(3)  (Oksidasi belerang)

Reaksi berakhir:

(4)

            Secara umum, sulfida yang pertama dioksidasi menjadi sulfur elemental, sedangkan disulfida yang teroksidasi untuk membentuk tiosulfat , dan proses di atas dapat diterapkan pada bijih sulfida lain. Bijih-bijih uranium juga menggunakan besi sebagai oksidan (misalnya UO₂ + ₂Fe³⁺ ==> UO₂²⁺ + 2Fe²⁺). Dalam hal ini tujuan tunggal langkah bakteri adalah regenerasi Fe^3+. Sulfidik bijih besi dapat ditambahkan untuk mempercepat proses dan menyediakan sumber besi.

5.        Bioleaching Logam Timbal (Pb) dari Sedimen dengan Menggunakan Bakteri Thiobacillus ferrooxidans

   Proses bioleaching merupakan salah satu cara yang menjajikan untuk membebaskan logam berat yang terkontaminasi sedimen atau kotoran yang mengendap. Proses bioleaching tergantung pada pertumbuhan dan metabolisme bakteri yang terkait. Inti dari studi kasus ini untuk mengevaluasi efek dari tipe pembuangan dan waktu inkubasi pada proses bioleaching menggunakan Thiobacillus ferrooxidans.  Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa peleburan Pb pada proses bioleaching menghasilkan limbah 0,811 ppm dan limbah electroplating 0,412 ppm. Peleburan Pb ini menunjukkan adanya peningkatan pada saat inkubasi. 

Bakteri Thiobacillus ferooxidans menghasilkan asam sulfat sebagai pengekstrak logam, dimana asam sulfat yang dihasilkan bereaksi dengan logam tersebut menghasilkan senyawa logam sulfat yang mudah larut. Bakteri Thiobacillus ferooxidans mengoksidasi unsur logam. Proses ini membebaskan sejumlah energi yang  digunakan untuk membentuk senyawa yang diperlukannya. Selain energi, proses oksidasi tersebut juga menghasilkan senyawa asam sulfat. Maka aktivitas Thiobacillus ferooxidans akan mengubah besi yang tidak larut dalam air menjadi besi sulfat yang larut dalam air (Roni dkk., 2015).

Tahapan Proses Bioleaching pada Timbal

   Mekanisme utama yang terlibat dalam bacterial leaching logam berat oleh Thiobacillus ferroxidans meliputi mekanisme langsung dan tak langsung, yang dapat digambarkan dengan persamaan berikut:

Mekanisme langsung

                                            T. ferrooxidans

       MS          +           2O₂                                             MSO₄

Mekanisme tak langsung

                                                 T. ferrooxidans

   SO     –     H₂O  +  3/2O₂                                   H₂SO₄

   H₂SO₄        +     sedimen - M – M                         sedimen - 2H + MSO₄

   Sampel sedimen limbah diambil dari bak penampungan dan saluran limbah industri baterai dan elektroplating di kawasan rungkut industri Surabaya. Pengambilan sampel dilakukan di 5 titik pada bagian permukaan hingga kedalaman kira-kira 10 cm dengan menggunakan sendok  plastik. Sedimen dari tiap jenis limbah yang diperoleh dicampur menjadi satu untuk mendapatkan sampel yang homogen kemudian dimasukkan ke dalam botol sampel. Konsentrasi logam berat dalam sedimen ditentukan dengan Flame atornic Absorption Spectrophotometer (FAAS) Shimadzu, model AA-680.

Dalam prosesnya tampak bahwa setelah proses bioleaching, baik limbah industri baterai maupun limbah elektroplating menunjukkan adanya ion karbonat, sulfat, sulfit, tiosulfat, dan nitrat. Adanya ion sulfat dalam media setelah bioleaching disebabkan oleh perubahan senyawa sulfida logam PbS dalam sampel sebagai hasil mekanisme bioleaching. Hasil penelitian menunjukkan bahwa waktu inkubasi berpengaruh pada pelarutan Pb. Peningkatan waktu inkubasi menyebabkan peningkatan kadar Pb yang dileaching oleh bakteri. Kenaikan kadar Pb dalam larutan (media) diduga disebabkan oleh masa pertumbuhan, adaptasi, dan kontak bakteri dengan permukaan sampel (limbah). Makin lama bakteri teradaptasi dengan kondisi yang ada, maka makin banyakjumlah sel bakteri dihasilkan yang dapat melakukan aktivitas metabolismenya sehingga kadar Pb yang melarut meningkat pula.

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan proses mikrobial leaching dengan biakan Thiobacillus ferrooxidans dapat dipakai untuk memisahkan logam berat dari sedimen tercemar. Kinerja proses bioleaching dipengaruhi oleh jenis limbah dan waktu inkubasi (waktu kontak) bakteri dengan permukaan partikel yang di-leaching.

6.      Proses Bioleaching Pada Bahan Pencemaran

Pengolahan limbah industri secara biologi dengan tumbuhan eceng gondok, kangkung, selada air sudah lama diterapkan. Namun penanganan limbah dengan tumbuhan ini dapat menimbulkan masalah baru, yaitu perkembangan dari tumbuhan ini, misalnya eceng gondok yang begitu cepat dan sulit diatasi. Akan tetapi saat ini telah berkembang penggunaan mikroba untuk meleaching logam berat, yaitu suatu metode altematif yang relatif lebih potensial dan ekonomis dibandingkan dengan metode yang telah ada sebelumnya. Hal ini disebabkan karena adanya interaksi antara logam berat dengan sel-sel mikroba yang tidak hanya mengakibatkan hilangnya logam berat dari limbah industri (sedimen), tetapi juga dimungkinkannya proses diperolehnya kembali (recovery) logam-logam tersebut. Bila ditinjau dari segi biaya maka proses pengolahan limbah industri dengan menggunakan mikroba ini lebih menguntungkan dan lebih murah karena tidak membutuhkan alat-alat yang canggih. (Avery, 1980). Oleh sebab itu untuk masa yang akan datang sudah saatnya teknologi ini diterapkan pada pengolahan limbah industry, tambang emas, dan cemaran logam lainnya.

Keberadaan bakteri di lingkungan umumnya dapat mempercepat proses degradasi zat pencemar menjadi senyawa yang lebih sederhana. Bakteri mampu memecah senyawa kompleks yang berbahaya bagi lingkungan menjadi senyawa yang lebih sederhana yang ramah lingkungan. Selain membantu menurunkan toksisitas, keberadaan bakteri pada limbah atau polutan logam dapat juga menyebabkan toksisitas terhadap lingkungan yaitu melalui proses bioleaching. Bagi kalangan industri yang menghasilkan limbah logam berat khususnya logam Pb, kehadiran bakteri ini sangat tidak dikehendaki karena dapat melepaskan atau melarutkan logam berat dalam sedimen limbah ke lingkungan perairan.

Bakteri yang digunakan atau dapat melakukan leaching pada limbah logam berat umumnya memiliki kemampuan mengakumulasi dan menghilangkan senyawa-senyawa kompleks logam berat. Jenis bakteri yang memiliki kemampuan atau aktivitas leaching yang baik antara lain T. ferrooxidans, P. fluoroscens, E. coli dan Bacillus sp. Bakteri T. ferrooxidans dapat hidup pada semua jenis batuan dan memiliki pilihan makanan yang paling aneh di antara banyak mikroba. T. ferrooxidans memperoleh energi yang dipergunakan untuk aktivitas hidupnya dari senyawa anorganik melalui oksidasi besi (II) menjadi besi (III) (fero menjadi feri) dan oksidasi sulfur menjadi asam sulfat (Norris, 1990).

Brandl (2001), menjelaskan mekanisme pelekatan bakteri pada proses bioleaching yaitu sel-sel bakteri menempel atau melekat pada permukaan mineral melalui kontak fisik bagian permukaan. Sel yang terbentuk mengeluarkan exopolimer, exopolimer ini membungkus atau menjerap senyawa besi (Fe3+) dan membentuk kompleks asam glukoronat. Tahap ini merupakan bagian utama dari proses mekanisme pelekatan. Tiosulfat yang terbentuk merupakan produk antara (inter-mediate) selama oksidasi semyawa sulfur. Sulfur atau politionat terbentuk di dalam periplasmatik (periplasmatic space) atau di dalam sel dioksidasi kembali. Di dalam periplasmatik ini ditempatkan enzim rusticyanin, cytochrome dan protein iron-sulfur, dengan demikian keberadaan sel bebas dalam medium yang habis digunakan mengoksidasi senyawa logam tereduksi.

7.      Faktor Yang Mempengaruhi Proses Bioleaching

Faktor yang mempengaruhi efektifitas bioleaching limbah logam JaS'dtf artate .laiP pH, suhu, ,keberadaan logam lain da lam larutan (jenis limbah), konsentrasi logam berat, waktu kontak bakteri, ukuran partikel (luas permukaan partikel) yang di leaching, serta kemampuan bakteri beradaptasi dengan kondisi lingkungan yang ada (Atlas dan Bartha, 1993). Menurut Chen dan Wilson (1997) bahwa perbedaan pH di dalam air yang tercemar seringkali mempengaruhi proses pembersihan logam berat. Lebih lanjut Connel (1995); Darimont & Frenay dalam Chen & Wilson (1997); Kong et al (1995), mengemukakan bahwa pH merupakan salah satu faktor yang berpengaruh pada proses pembentukan spesies logam dan atau gerakan logam berat di dalam air.

Jenis limbah dan konsentrasi logam berat dapat mempengaruhi bakteri di dalam proses bioleaching logam. Tingginya kadar logam berat mengakibatkan 24 pertumbuhan bakteri terganggu bahkan menyebabkan matinya sejumlah bakteri yang tidak tahan terhadap logam tersebut. Hal ini disebabkan karena setiap bakteri memiliki toleransi yang berbeda terhadap logam berat. Selain itu proses leaching dipengaruhi oleh waktu kontak bakteri dalam medium dengan permukaan partikel. Menurut Seidel et al (2001) bahwa pelekatan bakteri pada permukaan partikel dipengaruhi waktu, dimana makin lama waktu kontak bakteri dalam medium makin banyak bakteri yang melekat pada permukaan partikel dan makin banyak bakteri yang dapat melakukan aktivitas leachingnya.

Jenis bakteri juga berpengaruh pada pelepasan atau leaching logam, dengan kata lain bahwa bioleaching logam berat oleh setiap jenis bakteri berbeda. Perbedaan ini diakibatkan oleh produk metabolik yang dihasilkan selama proses berlangsung. Secara garis besar dapat dikatakan bahwa proses leaching logam berat oleh bakteri bergantung pada beberapa faktor yaitu; jenis dan komposisi logam berat dalam limbah, kemampuan bakteri untuk melakukan leaching, dan faktor lingkungan yang mempengaruhi aktivitas bakteri. Kemampuan bakteri melakukan bioleaching Pb dan senyawanya bergantung pada bakteri untuk beradaptasi dengan lingkungannya.

DAFTAR PUSTAKA

Aswegen PC van, Godfrey MW, Miller DM, Haines AK, 1991. Developments and innovations in bacterial oxidation of refractory ores. Miner Metall Process November:188–191

Atlas, R.M dan Bartha R. 1993. Microbial Ecology: Fundamental and Aplications. California The Benjamin/Cummings Redwood City.

Avery, Robert K. 1980. Communication Media and The Media. New York : Random House.

Brandl, H. 2001. Microbial Leaching of Metal, Switserland.

Brierley JA, 2000. Expanding role of microbiology in metallurgical processes. Min Eng 52:49–53.

Brierley JA, Brierley CL ,1999. Present and future commercial applications of biohydrometallurgy. In: Amils R, Ballester A (eds) Biohydrometallurgy and the environment toward the mining of the 21st century, IBS99. Elsevier, Amsterdam, pp 81–89

Brierly, C. L.  CRC Cr.1978.  Rev. Microbiol. 6, 207

Bryner LC, Beck JV, David DB, Wilson DG, 1954. Microorganisms in leaching sulfide minerals. Ind Eng Chem 46:2587–2592

Bustos S, Castro S, Montealegre S, 1993. The Sociedad Mineral Pudahuel bacterial thin-layer leaching process at Lo Aguirre. FEMS Microbol Revs 11:231–236.

Cao J, Zhang G, Mao Z, Fang Z, Yang C, B Han, 2009. Influence of Mg2+ on the growth and activity of sulfate reducing bacteria. Hydrometallurgy 95:127–134.

Chen S., Wilson DB, 1997, Construction and Characterization of Escherichia coli Genetically Enggineered for Bioremidiation of Hg2+ Conminated Environments, J. Appl. Environ. Microbiol. Vol. 63.

Chen S., Wilson DB, 1997, Genetic Engineering of Bacteria and Their Potential for Hg2+ Bioremidiation.  J. Biodegradation. Vol. 8

Chen SY and Lin JG, 2000. Influence or Solid Content on Bioleaching of Heavy Metal from Contaminated Sediment By Thiobocillus spp. I. or Chemical Teckonology and Bioteknology. 75: 649-56.

Chen Y, Hua Y, Zhang S, Tian G , 2005. Transformation of heavy metal forms Mikoremediasi Logam Berat... Kurniawan dan Ekowati 43 during sewage sludge bioleaching. J Hazard Mater 123:196–202.

Colmer AR, Hinkle ME (1947) The role of microorganisms in acid mine drainage: a preliminary report. Science 106:253–256

Connel dan Miller, 1995, Kimia dan Etoksikologi Pencemaran, diterjemahkan oleh Koestoer, S., hal. 419, Indonesia University Press, Jakarta.

Couillard D and Zhu S, 1992. Bacterial Leaching of Heavy Metals From Sewage Sludge For Agricultural Application. Water, Air. And Soil Pollution, 63: 67-80.

Crueger, W. and Crueger, A, 1984, Biotechnology: A Textbook of Industrial Microbiology, Science Tech, Inc.

Darmono. 2001. Pengertian Logam Berat. http://letsbelajar.blogspot.com/2007/08/logamberat.html. Diakses pada tanggal  29 November 2017.

Dew DW, Lawson EN, Broadhurst JL (1997) The BIOX process for biooxidation of gold-bearing ores or concentrates. In: Rawlings DE (ed) Biomining: theory, microbes and industrial processes. Springer, Berlin Heidelberg New York; Landes, Berlin, p 45–80.

Ehrlich HL (1999) Past, present and future of biohydrometallurgy. In: Amils R, Ballester A (eds), Biohydrometallurgy and the environment toward the mining of the 21st century, IBS99. Elsevier, Amsterdam, pp 3–12.

Ehrlich, H.L, 1992, Metal Extraction and Ore Discovery, in Lederbeg (Eds) Encyclopedia of Microbiology, vol.3, Academic Press, Inc.

Harrison VF, Gow WA, Ivarson KC (1966) Leaching of uranium from Elliot Lake ore in the presence of bacteria. Can Mineral J. 87:64–67.

Kelly DP, Wood AP (2000) Reclassification of some species of Thiobacillus to the newly designated genera of Acidithiobacillus gen. nov., Halothiobacillus gen. nov. and Thermithiobacillus gen. nov. Int J Syst Evol Microbiol 50:511–516.

Kong I.C., Bitton G., Koopman B., Jung K.H, 1995 Heavy Metal Toxicity Testing in Environmental Samples, Reviews of Environmental Contamination and Toxicology, Vol.142.

Kurniawan , Ronny, Sirin Fairus, Tria Liliandini, M.Febrian. 2010. Separation Of Metals From Spent Catalysts Waste By Bioleaching Process. Jurnal Teknik Kimia.  4(2). 295-303.

Lester, James P., dan Joseph Stewart Jr. 2000. Public Policy : An Evolutionary Approach, Belmont : Wadsworth/

Marais HJ (1990) Bacterial oxidation of arseno-pyrite refractory gold ore. In: Innovation in metallurgical plant. South African Institute of Mining and Metallurgy, Johannesburg, pp 125–129.

Markosyan GE (1972) A new iron-oxidizing bacterium—Leptospirillum ferrooxidans nov. gen. nov. sp (in Russian). Biol  Armenia 25:26–29.

McCready RGL, Gould WB (1990) Bioleaching of uranium. In: Ehrlich HL, Brierley CL (eds) Microbial mineral recovery. McGraw-Hill, New York, pp 107–125.

Needham, L and Gwei-Djen. 1974. Chemistry and Chemical technology: Part II. 5, p. 25, Univ. Press, Cambridge.

Norris PR, Barr DW, Hinson D (1988) Iron and mineral oxidation by acidophilic bacteria: affinities for iron and attachment to pyrite. In: Norris PR, Kelly DP (eds) Biohydrometallurgy, proceedings of the international symposium 1987. Science and Technology Letters, Kew, Surrey, UK, pp 43–60.

Norris PR, Kelly DP (1978) Dissolution of pyrite (FeS2) by pure and mixed cultures of some acidophilic bacteria. FEMS Microbiol Lett 4:143–146.

Olson, G.J., Bierley J.A., dan C.L. Bierley. 2003. Bioleaching review part B: Progress in bioleaching: applications of microbial processes by the minerals industries. Appl Microbiol Biotechnol. 63:249–257.

Rawlings DE (1995) Restriction enzyme analysis of 16S rRNA genes for the rapid identification of Thiobacillus ferrooxidans, Thiobacillus thiooxidans, and Leptospirillum ferrooxidans strains in leaching environments. In: Jerez CA, Vargas T, Toledo H, Wiertz JV (eds) Biohydrometallurgical processing. University of Chile, Santiago, pp 9–17.

Rawlings DE, Tributsch H, Hansford GS (1999) Reasons why ‘Leptospirillum’-like species rather than Thiobacillus ferrooxidans are the dominant iron-oxidizing bacteria in many commercial processes for the biooxidation.

Ronny Kurniawan, S. Juhanda, Vitri Banimulyanty, Lena Marita . 2015. Aplikasi Bioleaching Dalam Pemisahan Logam dari Batuan Mineral Pyrite dengan Menggunakan Bakteri Thiobacillus ferooxidans dan Fungi Aspergillus niger. Program Studi Teknik Kimia, FTI, UPN “Veteran” Yogy Akarta: 1-7.

Rossi, G. (1990). Biohydrometallurgy, p. 1, McGrawHill, Himburg, Germany

Rossi, G., Ehrlich HL., 1990, Other Bioleaching Processes, in Ehrlich HL., Brierley CL (Eds.), Microbial Mineral Recovery, McGraw-Hill, New York.

Salkield, L. U. (1987). Geotechnical Engineering, p. 230, Kluwer Academic Publisher, USA

Sand W, Rohde K, Sobotke B, Zenneck C (1992) Evaluation of Leptospirillum ferrooxidans for leaching. Appl Environ Microbiol 58:85–92

Seidel, A., Zimmels, Y., and Armon, R, 2001, Mechanism of Bioleaching of Coal Fly Ash by Thiobacillus thiooxidans, Chemical Engineering Journal, vol.88, p.123-130

Stokinger IIE. 1981. The Metal, in Clayton GD, Clayton EF (Eds), Patty's Industrial Hygiene and Toxicology. New York: A Willey Interscience Publication, John Willey &Sons.

Taberima, Sartji.2004. Peranan Mikroorganisme Dalam Mengurangi Efek Toksik Pada Tanah Terkontaminasi Logam Berat. Institut Pertanian Bogor.

Talvivaara Mining Company. 2010. Production Technology. http://www.talvivaara. com/files/talvivaara/Presentations/Talvivaara_Technical_Seminar_London_May_Presentation.pdf. Diakses pada 29 November 2017.

Temple KL, Colmer AR. 1951. The autotrophic oxidation of iron by a new bacterium: Thiobacillus ferrooxidans. J Bacteriol 62:605–611.

WHO, 1995. Environmental Healthcriteria 165: InorganicLead. Genewa: Word Health Organization.

Zimmerley SR, Wilson DG, Prater JD. 1958. Cyclic leaching process employing iron oxidizing bacteria. US Patent 2,829,964.