Mengapa bakteri Thiobacillus ferrooxidans sangat berguna di bidang Biohidrometalurgi

Besi adalah salah satu unsur yang dinyatakan secara jelas dalam Al Qur’an. Dalam QS. Al Hadid [57] yang berarti “besi” pada ayat ke 25, sebagai berikut:

Artinya: Sesungguhnya Kami telah mengutus Rasul-rasul Kami dengan membawa bukti-bukti yang nyata dan telah Kami turunkan bersama mereka Al kitab dan neraca (keadilan) supaya manusia dapat melaksanakan keadilan. dan Kami ciptakan besi yang padanya terdapat kekuatan yang hebat dan berbagai manfaat bagi manusia, (supaya mereka mempergunakan besi itu) dan supaya Allah mengetahui siapa yang menolong (agama)Nya dan rasul-rasul-Nya Padahal Allah tidak dilihatnya. Sesungguhnya Allah Maha kuat lagi Maha Perkasa.

Telah dijelaskan pada ayat tersebut bahwa Allah telah menciptakan besi yang memiliki berbagai manfaat untuk manusia dan menganjurkan kita untuk mempergunakan dan memanfaatkannya. Dalam proses pengolahan atau pemanfaatan besi tersebut, manusia dapat dibantu oleh organisme lain yang juga mempergunakan unsur besi untuk kelangsungan hidupnya. Organisme tersebut adalah bakteri yang sudah tidak asing lagi kita dengar, bakteri yang walaupun mikroskopik tetapi memiliki andil yang besar bagi kehidupan manusia di bumi. Untuk lebih jelasnya, mari baca dan simak artikel ini lebih lanjut! ^_^

Di dalam bidang pertambangan, mikroba berperan dalam usaha mendapatkan mineral dari bijih. Kemungkinan besar peranannya adalah dalam proses ekstraksi logam dari biji logam dengan alasan-alasan, (Waluyo, 2005): 1. Deposit-deposit mineral yang kaya sudah banyak yang berkurang. Bijih bermutu lebih rendah kini banyak diolah dengan mengembangkan taknik-teknik yang dapat mengekstraksi logam dengan lebih sempurna lagi.

2. Metode pengolahan biji logam secara tradisional, yakni dengan peleburan, merupakan penyebab utama polusi udara dewasa ini.

Salah satu mikroba yang mampu untuk memperbaiki keadaan diatas, yaitu bakteri Thiobacillus ferrooxidans. Spesies bakteri ini bila ditumbuhkan dalam keadaan lingkungan yang mengandung biji tembaga atau besi akan menghasilkan asam dan mengoksidasikan biji tersebut disertai pengendapan atau pemisahan logam besinya. Proses ini yang dinamakan pelindian atau bioleaching. Dengan teknik ini dapat memperbaiki cara pemisahan logam dari biji dan tidak mengakibatkan polusi udara, (Waluyo, 2005).

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, (Brandl, 2001). Bioleaching logam berat dapat melalui oksidasi dan reduksi logam oleh mikroba, pengendapan ion-ion logam pada permukaan sel rnikroba dengan menggunakan enzim, serta menggunakan biomassa mikroba untuk menyerap ion logam, (Chen dan Wilson, 1997).

Proses Bioleaching merupakan teknologi altematif yang dapat dikembangkan sebagai salah satu teknologi untuk memperoleh (recovery) logam saat ini. Salah satu penerapan proses ini adalah untuk melepaskan dan mengekstraksi logam berat yang ada dalam sedimen, sehingga sedimen tersebut bebas logam berat dan aman terhadap lingkungan.

Salah satu cabang yang serupa Biohidrometalurgi, yakni pengolahan bijih logam menjadi logam murni dengan cara penambahan mkhluk hidup seperti bakteri. Misalnya: Thiobacillus ferrooxidans berperan memisahkan logam dari bijihnya atau kotoran sehingga didapat logam berkualitas tinggi, (Aziz, 2011).

Taksonomi dan Karakteristik

Gambar mikroskopik & koloni T. ferrooxidans

Klasifikasi Kingdom : Bacteria Filum : Proteobacteria Kelas : Betaproteobacteria Ordo : Hydrogenophilales Famili : Hydrogenophilaceae

Genus : Thiobacillus

Spesies : Thiobacillus ferrooxidans
(http://microbewiki.kenyon.edu)

Thiobacillus ferrooxidans merupakan kelompok Proteobacteria uniseluler pengoksidasi sulfur pada genera Thiobacillus yang bersifat Chemoliauthotrophs dengan selnya berbentuk batang (0,5- 4,0 mikrometer), termasuk gram negatif, dan berflagel polar, (Holt et.al, 1994). Chemoliauthotrophs (kemoautotrof) adalah organisme yang memanfaatkan energi dari reaksi kimia untuk membuat makanan sendiri dari bahan atau senyawa anorganik. Senyawa yang digunakan oleh bakteri Thiobacillus adalah senyawa sulfur dan besi yang dalam prosesnya bakteri ini membutuhkan oksigen.

Thiobacillus banyak tersebar di laut, perairan, dan tanah terutama tempat dimana komponen sulfur melimpah seperti pada sumber sulfur, mineral sulfit, simpanan sulfur, daerah pengolahan limbah dan sumber gas yang mengandung sulfur. Spesies Thiobacillus dapat dijumpai di tanah vulkanik yang bersifat asam, sungai atau aliran air di sekitar pertambangan, (Mc Kane and Kandel, 1996).

Thiobacillus ferroxidans adalah bakteri pelepas logam yang paling banyak diteliti, berbentuk batang kecil, menyukai tempat yang sangat asam dengan pH optimum berkisar antara 1,5-2,5 (Chang & Myersonn, 1982). Bakteri ini mampu mendapatkan energi dari oksidasi besi ferro (Fe2+) menjadi ferri Fe3+ dan dengan mengoksidasi bentuk tereduksi sulfur menjadi asam sulfat (Corbelt & Ingledew, 1987).

Proses Oksidasi Besi dan Sulfur oleh Bakteri Thiobacillus ferrooxidans

Dalam kondisi aerobik, bakteri Thiobacillus ferooxidans dapat menggunakan energi dari mengoksidasi Fe2+ (Waluyo, 2009), proses tersebut diantaranya :

2Fe2+ + ½ O2 + 2H+ –> 2Fe3+ + H2O

Oksidasi pyrit (FeS2) menjadi SO42- dan Fe3+ dilakukan bakteri tersebut jika kondisi lingkungan dengan keasaman tinggi. Thiobacillus ferroxidans mengoksidasi besi dalam bentuk ferro sulfat untuk mengahasilkan ferri sulfat. 4FeSO4 + 2H2SO4 + O2 –> 2Fe2 (SO4)3 + 2H2O

Apakah keuntungan dari proses oksidasi Fe2+ ? mikrobe akan mendapatkan tambahan energi. Ion Fe 3+ yang terbentuk secara fisik akan melindungi mikroba dan meningkatkan stabilitas mikrokoloni pada permukaan benda padat.

Beberapa keuntungan yang dapat kita ketahui dari kemampuan bakteri Thiobacillus ferrooxidans mengoksidasi Sulfur dan Besi, yakni:
1.   Thiobacillus ferrooxidans akan mengoksidasi senyawa besi belerang (besi sulfida) di sekelilingnya. Proses ini dapat memisahkan logam besi dari bijihnya maupun memisahkan bahan tambang lain seperti batu bara yang kandungan sulfurnya tinggi menjadi bahan tambang yang berkualitas tinggi tanpa menimbulkan polusi, (Bramantyo Indra, 2008).
2.   Thiobacillus ferrooxidans akan mengubah tembaga sulfida yang tidak larut dalam air menjadi tembaga sulfat yang larut dalam air. Ketika air mengalir melalui batuan, senyawa tembaga sulfat akan ikut terbawa dan logam besi dapat terkumpul.
3.   Dalam lingkungan tanah, T. ferrooxidans berguna sebagai sumber slow release fosfat dan sulfat untuk pemupukan tanah, (Kuenen, J. Gijs, et al.1992). 4.   Thiobacillus ferrooxidans merupakan bakteri kemolitotrof, dimana bakteri kemo dapat mengambil dan mengumpulkan io-ion logam beracun sehingga bermanfaat untuk memindahkan polutan dari air limbah. Usaha memperbaiki kualitas lahan termasuk tanah dan air serta pencemaran dengan menggunakan mikroorganisme disebut bioremediasi, (Wujaya Jati, 2008).

5. Thiobacillus ferroxidans dapat membantu produsen logam menghemat energi, mengurangi polusi dan dengan demikian menekan biaya produksi. ^_^

Referensi
Holt, J.G, et al. 1994. Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology, Ninth Edition. Maryland: A Waverly Company.
Hidayatullah, Novi, dkk. 2011. Makalah Mikrobiologi Industri Bioleaching. Surakarta: FMIPA Universitas Sebelas Maret.
Kuenen, J. Gijs, et al. 1992. The Genera Thiobacillus, Thiomicrospira, and Thiosphaera. The Prokaryotes. Ed. Albert Balows, et al. New York: Springer-Verlog.
Mc Kane, L and J. Kandel. 1996. Microbiology Essentials and Applications. New York: Graw-Hill Inc.
Waluyo, Lud. 2005. Mikrobiologi Umum. Malang: UMM Press.
Wujaya, Jati. 2008. Biologi Interaktif. Jakarta: Penerbit Ganeca.
Akbar Ismi Aziz. Bakteri Thiobacillus Ferrooxidans. 2011. (http://www.scribd.com). Diakses pada Tanggal 26 Desember 2013 Pukul 11.40 WIB.
Bramantyo Indra. Isolasi dan Karakteristik Thiobacillus ferrooxidans dari Berbagai JenisTanah. (http://repository.ipb.ac.id). Diakses pada Tanggal 20 Desember 2013 Pukul 19.15 WIB.