KIMIA ORGANIK II

Ujian Tengah Semester (UTS) Kimia Organik II
MATA KULIAH      : Kimia Organik II

SKS                            : 3SKS

WAKTU                    : Mulai  Rabu, 24 April sampai dengan 1 Mei 2013 jam 24.00

PENGAMPU            : Dr. Syamsurizal, M.Si

PERHATIAN: UJIAN INI DIIZINKAN UNTUK MEMBUKA BUKU, BROWSING INTERNET, ANDA DILARANG MENCONTEK JAWABAN TEMAN ATAU COPY PASTE ARTIKEL TERKAIT DI INTERNET. ANDA HARUS MENGKONSTRUKSI JAWABAN SENDIRI SESUAI DENGAN KEMAMPUAN PENALARAN MASING-MASING. Semua jawaban diposting di blog anda masing-masing, lengkapi profil anda dengan foto agar mudah dikenali.

1. Asam karboksilat dapat ditransformasi menjadi beberapa turunan. Buatlah skema reaksi perubahan dari suatu ester menjadi amida selanjutnya target akhirnya adalah benzoil khlorida.

2. Temukan manfaat dari benzoil khlorida, jelaskan bagaimana mekanisme senyawa benzoil khlorida berperan.

3. Bila benzoil khlorida dikonversi menjadi asam benzoat. Buatlah tiga contoh turunan asam benzoat sebagai model, kemudian jelaskan pengaruh efek resonansi terhadap kekuatan tiga jenis asam benzoat yang anda modelkan.

4. Usulkan turunan asam benzoat yang anda gunakan pada soal no.3 dapat dibiodegradasi oleh suatu mikroorganisme, bagaimana hasil akhir penguraiannya?

JAWABAN:

1.      Asam karboksilat dapat ditransformasi menjadi beberapa turunan. Buatlah skema reaksi perubahan dari suatu ester menjadi amida selanjutnya target akhirnya adalah benzoil khlorida.

JAWAB:

Transformasi asam karboksilat menjadi beberapa turunan:

      Sumber: chem-guide.blogspot.com

Reaksi perubahan dari suatu ester menjadi amida

Amida adalah nitrogen penting yang mengandung senyawa organik. Point penting dari amina adalah adanya atom nitrogen yang terikat pada atom karbon karbonil. Seperti halnya pada ester, amida yang terbentuk berdasarkan reaksi kondensasi. Dimana ester terbentuk berdasarkan reaksi kondensasi dari alkohol dan asam karboksilat dan amida yang terbentuk berdasarkan reaksi kondensasi dari amina dan asam karboksilat.

Dalam reaksi kondensasi antara amina dan asam karboksilat menghasilkan amida dan air. Seperti pada skema reaksi di bawah ini:

Amina dasar memiliki kemampuan menetralisir asam untuk membentuk garam amonium yang sesuai R₃NH ⁺. Ketika terbentuk dari asam karboksilat  dan  amina primer  dan sekunder,  garam-garam ini termal dehidrasi untuk membentuk amida yang sesuai.

Skema perubahan ester menjadi amida dan selanjutnya menjadi bensoil klorida:

            Perubahan asam karboksilat menjadi asil klorida

            Konversi ke dalam asil klorida

        Sebagai contoh,

      Sumber: www.askiitians.com

     Sumber: en.wikipedia.org

2. Temukan manfaat dari benzoil khlorida, jelaskan bagaimana mekanisme senyawa benzoil khlorida berperan.

JAWAB:

Benzoyl chloride

            Manfaat benzoil khlorida:

a.       Sebagai bahan kimia dalam pembuatan zat warna

b.      Bahan kimia dalam pembuatan parfum

c.       Bahan kimia dalam pembuatan peroksida

d.      Bahan kimia dalam pembuatan obat-obatan dan resin

e.       Digunakan juga dalam bidang fotografi

f.       Digunakan dalam proses pembuatan tanin sintetik

g.      Digunakan dalam pembentukan asam benzoate

h.      Digunakan dalam pembentukan benzoil peroksida

Mekanisme peranan benzoil khlorida dalam pembuatan benzoil peroksida:

Mekanisme peranan benzoil khlorida dalam pembentukan asam benzoate:

3. Bila benzoil khlorida dikonversi menjadi asam benzoat. Buatlah tiga contoh turunan asam benzoat sebagai model, kemudian jelaskan pengaruh efek resonansi terhadap kekuatan tiga jenis asam benzoat yang anda modelkan.

JAWAB:

Turunan Asam Benzoat

                      

  

Asam asetil salisilat

asam nitrobenzoat 

                          

asam p-ftalat

1. Resonansi asam asetil salisilat (aspirin)

2. Resonansi asam p-nitrobenzoat

3. Resonansi asam p-ftalat (tereftalat)

Efek resonansi dari ketiga senyawa turunan sam benzoate di atas relative stabil. Kesetabilan inilah yang menyebabkan tiga senyawa tersebut kuat.

4. Usulkan turunan asam benzoat yang anda gunakan pada soal no.3 dapat dibiodegradasi oleh suatu mikroorganisme, bagaimana hasil akhir penguraiannya?

JAWAB:

Saya mengajuka Asam P-Ftalat (asam tereftalat) sebagai salah satu turunan asam benzoat yang dapat didegradasi secara biologi dan secara kimia. Diketahui bahwa asam tereftalat ini banyak digunakan sebagai serat sintetik, bahan untuk tekstil, untuk botol minuman ringan, dan wadah makanan.

Menurut saya, asam tereftalat ini dapat didegradasi secara biologi yaitu dengan menggunakan mikroorganisme yang memiliki kemampuan degradasi yang tinggi terhadap asam tereftalat. Misalnya dapat menggunakan mikroorganisme dari Pseudomonas Putida seperti pada proses degradasi plastik. Mikroorganisme yang dapat membiodegradasi harus mampu membentuk koloni, agar proses pendegradasian berjalan optimal. Misalnya dengan mikroorganisme seperti Alcaligenes (Ralstonia) Eutrophus, Bacillus Megaterium, dan lain-lain. Dari biodegradasi ini, akan dihasilkan plastic juga, namun plastic yang memiliki rantai karbon pendek dan mudah untuk didegradasi. Sehingga tidak terlalu mencemari lingkungan. Hasilnya dapat berupa plastik yang digunakan untuk satu kali pakai. Plastik – plastik semacam ini biasa disebut sebagai plastik biodegradable.

Posting Ke-4: Biodegradasi Senyawa Organik

BIODEGRADASI 2,4-DIKLOROFENOL OLEH BAKTERI ALCALIGENES sp DAN BACILLUS sp

 ABSTRAK

Senyawa 2,4-diklorofenol dapat diperoleh dalam air limbah proses pemutihan bubur kertas yang menggunakan klorin. Pada kegiatan domestik, 2,4-diklorofenol dapat juga dihasilkan dari pembakaran sampah-sampah domestik yang mengandung senyawa klorida organik. Kemampuan mikroorganisme untuk mendegradasi suatu senyawa sangat dipengaruhi oleh tingkat keracunan senyawa itu sendiri. Adanya halogen pada 2,4-diklorofenol yang menimbulkan proses deaktifasi pada mikroorganisme. Sumber mikroorganisme yang digunakan diperoleh dari pengolahan air limbah pabrik bubur kertas PT. Indorayon yang menggunakan klorin sebagai pemutih, kemudian mikroorganisme ini diaklimatisasi dengan senyawa 2,4-diklorofenol. Hasil identifikasi bakteri berdasarkan uji secara biokimia diperoleh dua jenis bakteri yaitu Acaligenes sp, dan Bacillus sp. Biodegradasi 2,4-diklorofenol terjadi mulai hari ke 3 (tiga) hingga hari ke 21, hal ini ditunjukkan oleh berkurangnya konsentrasi 2,4-diklorofenol hingga sebesar 0,2 mg/l dari konsentrasi mula-mula 40 mg/l untuk bakteri Alcaligenes sp.

Kata kunci : biodegeadasi, 2,4-diklorofenol, Alcaligenes sp, Bacillus sp

 PENDAHULUAN

Kontaminasi senyawa-senyawa kimia beracun telah menimbulkan masalah besar dalam lingkungan. Senyawa kimia ini pada umumnya adalah hasil produksi yang tidak alami (senobiotik). Untuk itu perlu dilakukan penanganan yang serius agar senyawa-senyawa kimia ini tidak menimbulkan gangguan pada ekosistem. Ada beberapa alternatif yang telah banyak digunakan untuk menangani masalah ini seperti melakukan pembakaran dan pengolahan secara kimia. Metode ini memerlukan biaya yang relatif tinggi dan dapat menimbulkan masalah baru yang lebih sulit untuk diatasi. Penggunaan mikroorganisme untuk proses biodegradasi merupakan suatu alternatif yang menjanjikan untuk dikaji lebih mendalam.

Senyawa 2,4-diklorofenol merupakan derivat klorofenol. Senyawa ini lebih besar jumlahnya yang dibuang ke lingkungan dibandingkan diklorofenol lainnya. Sumber terbesar 2,4-diklorofenol adalah dari hasil antara penggunaan herbisida asam 2,4-diklorofenoksiasetat. Herbisida ini sangat banyak digunakan saat ini. Senyawa 2,4-diklorofenol ini juga dibuang ke lingkungan bersama limbah cair hasil proses pemutihan bubur kertas yang menggunakan klorin.

Dengan menggunakan mikroorganisme, 2,4-diklorofenol dapat didegradasi menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan tingkat keracunan yang lebih rendah. Mikroorganisme yang lebih efektif untuk degradasi ini kemungkinan besar adalah bakteri dan fungi. Menurut laporan Haggblom dan Valo (1995), ada beberapa jenis mikroorganisme yang dapat mendegradasi 2,4-diklorofenol antara lain; Pseudomonas sp. strain NCB 9340 (Evans dkk 1971), Flavobacterium sp. strain MH (Horvath dkk 1980), Acinobacter sp. (Beadle dan Smith 1982), Arthrobacter sp. (Bollag dkk 1988, Engelhardt dkk 1979, Spain dan Gibson 1988), Flavobacterium sp. strain 50001 (Chaudry dan Huang 1988), Rhodococcus erythropolis ICP (Gorlatov dkk 1989), Xanthobacter sp. strain CP (Ditzelmuller dkk 1989).

Degradasi 2,4-diklorofenol oleh mikroorganisme menjadi senyawa yang lebih sederhana akan mengikuti suatu mekanisme dan kinetika degradasi serta model kinetika tertentu. Hal ini disebabkan karena toksisitas senyawa ini lebih besar dari pada senyawa diklorofenol lainnya (Chakrabarty dkk 1983). Pada penelitian ini, senyawa diklorofenol yang digunakan adalah senyawa 2,4-diklorofenol. Disamping hal-hal di atas, senyawa ini dapat memberikan beberapa kemungkinan hasil biodegradasi. Hasil biodegradasi biasanya berbeda oleh mikroorganisme yang berbeda. Hal ini disebabkan karakteristik dan kemampuan mikroorganisme itu sendiri dalam mendegradasi 2,4-diklorofenol.

Untuk mengetahui mikroorganisme aerob yang mendegradasi senyawa 2,4-diklorofenol, isolasi mikroorganisme dilakukan dari limbah pabrik bubur kertas yang menggunakan klorin sebagai pemutih. Mikroorganisme ini diaklimatisasi dengan senyawa 2,4-diklorofenol, dan selanjutnya diisolasi serta diidentifikasi.

TINJAUAN PUSTAKA

Senyawa klorofenol merupakan kloroaromatik yang banyak dibuang ke lingkungan. Pada kegiatan pertanian, klorofenol digunakan sebagai biosida, seperti herbisida dan fungisida. Pada kegiatan industri klorofenol biasanya digunakan sebagai fungisida. Fungisida ini biasanya digunakan pada industri pengawetan kayu seperti bantalan rel kereta api dan kayu hasil olahan. Klorofenol juga digunakan sebagai biosida pada industri cat dan minyak (Kobayashi dan Rittman 1982).

Ada beberapa sumber klorofenol yang sangat potensil dalam lingkungan. Pada kegiatan pertanian, di samping penggunaan sebagai biosida, klorofenol dapat dihasilkan dari hasil antara sintesa biosida di dalam lingkungan. Hal seperti ini dapat dilihat pada sintesa herbisida 2,4-diklorofenoksi asetat (2,4-D) yang menghasilkan 2,4-diklorofenol dan sintesa 2,4,5-triklorofenoksi asetat (2,4,5-T) yang menghasilkan 2,4,5-triklorofenol (Nillson dkk 1978). Pada kegiatan industri, klorofenol dapat dihasilkan dalam air limbah pabrik bubur kertas yang menggunakan klorin sebagai pemutih. Pabrik bubur kertas dapat menghasilkan 100-300 g klorofenol per ton bubur kertas ( Jokela dan Salkinoja Salonen 1993). Pada kegiatan domestik, klorofenol dapat dihasilkan dari pembakaran sampah-sampah domestic yang mengandung senyawa klorida organik.

Klorofenol adalah racun bagi semua organisme (Kozak 1979). Pentaklorofenol (PCP) adalah senyawa klorofenol yang paling beracun. Senyawa ini dapat mematikan ikan, tikus, dan manusia jika terdapat konsentrasi 100 mg/kg pada jaringan (Nillson dkk 1978, Kobayashi dan Rittman 1982). Hasil penelitian Huber dkk (1982) melaporkan bahwa konsentrasi 1 μg/l dalam air dapat menghambat sintesa klorofil dan produksi oksigen oleh algae. Pada pertumbuhan bakteri, klorofenol dapat berfungsi sebagai anti bakteri.

Pada studi pengolahan air limbah ada beberapa tipe bioreaktor yang digunakan untuk mempelajari penyisihan konsentrasi klorofenol yang dikandung oleh air limbah. Beberapa studi telah melaporkan adanya penyisihan atau degradasi klorofenol pada air limbah dengan menggunakan sistem Lumpur aktif. Pada studi ini diperoleh efisiensi penyisihan antara 20% hingga 90% (Puhakka dkk 1992, Edgehill dan Finn 1983, Ettala dkk 1993, Hikman dan Novak 1984). Puhakka dan pembantunya (1994, 1993, 1992) telah mempelajari penyisihan senyawa klorofenol dengan reactor fluidisasi pada kondisi aerob. Penyisihan klorofenol yang diperoleh adalah 90% dengan waktu tinggal = 5 jam selama 12 hari percobaan. Pada percobaan Jarvinen (1992) dengan menggunakan reactor yang sama diperoleh penyisihan klorofenol sebesar 90%. Percobaan ini juga melaporkan adanya pelepasan atom klorida yang sebanding dengan konsentrasi klorofenol dan Karbon Organik Total (TOC) yang disishkan. Jarvinen (1994) melaporkan, dengan menggunakan reaktor fluidisasi pada kondisi aerob dan temperatur dibawah 10⁰C diperoleh penyisihan klorofenol sebesar 90%.

Biodegradasi klorofenol

Adanya kemampuan mikroorganisme untuk mendegradasi senyawa-senyawa kloroaromatik, maka diperoleh suatu anggapan bahwa mikroorganisme dapat digunakan untuk degradasi senyawa-senyawa klorofenol. Senyawa klorofenol ini dapat didegradasi oleh mikroorganisme menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana. Peristiwa metabolisa pada degradasi ini juga diikuti oleh mineralisasi dari senyawa tersebut. Mineralisasi merupakan konversi dari senyawa klorofenol menjadi senyawa anorganik. Dalam hal ini klorofenol digunakan sebagai sumber karbon dan energi oleh mikroorganisme.

Senyawa klorofenol adalah senyawa siklis aromatic yang resisten. Klorofenol ini dapat didegradasi oleh beberapa mikroorganisme manjadi molekul yang toksisitasnya lebih rendah. Adanya halogen pada siklis aromatik biasanya menimbulkan proses deaktifasi pada mikroorganisme dalam biodegradasi. Pengaruh deaktifasi bertambah dengan bertambahnya jumlah substitusi halogen pada aromatik. Klorofenol dengan substitusi halogen yang besar dapat menjadi resisten dalam biodegradasi mikroorganisme.

Dehalogenasi klorofenol.

Ada bebarapa bakteri yang dapat tumbuh dan melakukan mineralisasi pada senyawa klorofenol. Pada peristiwa mineralisasi atau penyisihan halogen dari senyawa organik oleh mikroorganisme ada dua tipe reaksi yang sering terjadi yaitu reaksi oksidasi dan reduksi. Reaksi oksidasi dan reduksi adalah peristiwa perpindahan elektron dari senyawa halogenasi atau ke senyawa halogenasi itu sendiri.

Reaksi oksidasi pada umumnya tidak secara langsung menghilangkan halogen kecuali jika diikuti oleh suatu dehalogenasi hidrolitik. Pada kasus ini posisi halogen digantikan oleh group hidroksi dari air dengan melalui substitusi nukloefilik. Senyawa-senyawa kloroaromatik pada umumnya melakukan oksidasi sebagai tahap awal sebelum deklorinasi (Dorn & Knackmuss 1978, Nillson 1990, Haggblom 1993). Pada kondisi anaerobik reduksi dehalogenasi lebih dominan dalam penyisihan halogen (Mohn & Tiedjie 1992). Reduksi diikuti oleh perpindahan antara halogen dengan atom hidrogen. Dalam senyawa-senyawa kloroaromatik, reduksi deklorinasi biasanya sebanding dengan derajat klorinasi. Senyawa klorofenol dengan substitusi klor tingi seperti pentaklorofenol lebih cenderung melakukan reduksi sebagai tahap awal dehalogenasi, yaitu dengan terjadinya perpindahan antara atom klor dengan atom hidrogen. Reduksi ini biasanya terjadi pada dehalogenasi aerob dan anaerob. Dan yang paling sering ditemui pada peristiwa anaerob.

Mikroorganisme pendegradasi klorofenol

Secara alami mikroorganisme mempunyai kemampuan untuk mendegradasi senyawa klorofenol. Kemampuan mikroorganisme untuk mendegradasi klorofenol biasanya dipengaruhi oleh toksisitas klorofenol tersebut. Walaupun klorofenol sangat toksik, ada beberapa mikroorganisme yang dapat mendegradasi senyawa klorofenol yang telah diisolasi. Pada isolasi ini, klorofenol digunakan sebagai sumber karbon dan energi oleh mikroorganisme.

Berdasarkan sifat substrat dan mekanisme mikroorganisme pendegradasi klorofenol dibagi tiga, yaitu :

a.Strain yang dapat mendegradasi mono dan diklorofenol. Mekanisme yang terjadi adalah 

   terjadinya peristiwa hidroksilasi klorofenol menjadi klorokatekol kemudian terjadi deklorinasi

   sesudah terjadi pemecahan pada posisi orto katekol.

b.Strain yang dapat mendegradasi trikloro dan poliklorofenol. Mekanisme yang terjadi adalah

   didahului peristiwa deklorinasi, kemudian terjadi hidroksilasi dan terbentuk para hidrokuinon.

c. Strain yang dapat mendegradasi klorofenol (mono hingga pentaklorofenol). Mekanisme yang

    terjadi adalah deklorinasi, kemuadian diikuti pecahnya rantai benzen.

Degradasi mono dan diklorofenol dengan cara aerobic

Menurut laporan Hale dan Reineke (1995), ada beberapa mikroorganisme yang dapat tumbuh pada mono dan diklorofenol. Dalam hal ini mono dan diklorofenol digunakan sebagai sumber karbon dan energi (Bollag 1968; Knackmus dkk 1978; Schwien dkk 1988; Tyler dkk 1974). Diklorofenol dapat dihasilkan dari biodegradasi klorida fenoksi asetat.

Degradasi klorofenol dapat merupakan bagian dari lintasan (pathway) degradasi klorida fenoksi asetat (Bollag 1968; Dtzmuller 1989; Evans 1977; Horvath 1990; Sharpee 1973). Bakteri Pseudomonas sp. strain B.13 (Dorn dkk 1978) yang dapat mendegradasi 3-klorobenzoat juga berfungsi untuk mendegradasi monoklorofenol (Knackmus 1978; Schwien 1982). Senyawa 2,4-diklorofenol merupakan lintasan degradasi 2,4-diklorofenoksi asetat dengan menggunakan Arthrobacter sp. dan Pseudomonas sp. (Bollag dkk 1968, Evans WC dkk 1977, Sharpee 1973). Pseudomonas sp. strain B.13 dapat tumbuh pada 3-klorobenzoat, 4-klorofenol dan mendegradasi 3-kloro, 4-kloro dan 3,5-diklorokatekol (Dorn dkk 1974 & 1978, Schmidt dkk 1980, Schwien dkk 1988). Degradasi mono dan diklorofenol didahului oleh hidroksilasi sebagai tahap awal sehingga terbentuk klorokatekol; 3-klorokatekol hasil hidroksilasi dari 2-kloro dan 3-klorofenol, dan 4-klorokatekol hasil dari 3-kloro dan 4-klorofenol sedangkan 3,5-diklorokatekol hasil dari 2,4-diklorofenol (Bollag dkk 1968, Evans WC dkk 1977, Knackmus dkk 1978, Schwien dkk 1982).

METODE PENELITIAN

Isolasi dan identifikasi mikroorganisme

Sumber mikroorganisme yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari pengolahan air limbah pabrik bubur kertas PT. Indrayon, yang menggunakan klorin sebagai pemutih. Dengan demikian air limbah ini akan mengandung senyawa-senyawa kloroaromatik seperti klorofenol. Dengan adanya senyawa klorofenol, diharapkan adanya bakteri yang menggunakan senyawa klorofenol sebagai sumber karbon dan energi.

Mikroorganisme dalam air limbah diberi nutrisi dan senyawa 2,4-diklorofenol kemudian diaerasi selama 6 bulan, hingga warna air limbah menjadi bening. Tahap berikutnya air limbah diberi nutrisi dan senyawa 2,4-diklorofenol dan diaerasi selama 6 bulan, sehingga air limbah menjadi tidak berwarna. Mikroorganisme dari perlakuan ini dikembangbiakkan pada medium yang telah diberi senyawa 2,4-diklorofenol dengan konsentrasi yang bervariasi, kemudian dimasukkan ke dalam cawan peti dan diinkubasi, selanjutnya mikroorganisme yang diperoleh diseleksi dan diisolasi.

Mikroorganisme hasil isolasi kemudian diaklimatisasi dengan senyawa 2,4-diklorofenol dengan konsentrasi yang bervariasi. Aklimatisasi ini menggunakan medium cair.

Mikroorganisme hasil aklimatisasi kemudian diidentifikasi. Metode yang digunakan adalah metode uji biokimia. Untuk uji keabsahan mikroorganisme hasil isolasi dari air limbah ini dilakukan identifikasi oleh laboratorium yang dapat mengidentifikasi mikroorganisme. Mikroorganisme hasil isolasi ini digunakan dalam penelitian untuk biodegradasi senyawa 2,4-diklorofenol. Untuk mengetahui bahwa bakteri yang digunakan adalah bakteri yang sama, maka dilakukan identifikasi terhadap setiap perlakuan (percobaan).

Bahan dan Peralatan

Dalam pelaksanaan penelitian ini ada beberapa bahan dan peralatan utama yang digunakan agar hasil penelitian diperoleh dengan hasil yang baik.

Adapun bahan dan peralatan yang digunakan sebagai berikut :

a.Bahan

1.Air limbah pabrik bubur kertas sebagai sumber isolat bakteri

2. Senyawa 2,4-diklorofenol

3. Kloroform sebagai pelarut

4. K₂CO_3-

5. H₂SO_4-

6. MgSO_4-

7. Larutan sintetis sebagai nutrisi atau trace mineral dalam pertumbuhan bakteri, antara lain :

    NaHCO₃, (NH₄)₂PO₄, KH₂PO₄, FeSO₄7H₂O, MgSO₄7H₂O, CaCO₃, ZnSO₄7H₂O, yeast

    extract.

8. Reagen test API20E, untuk identifikasi bakteri.

b. Peralatan

Ada beberapa peralatan utama yang digunakan agar penelitian ini tercapai dengan baik.

1.Spektrofotometer.

2.Penganalisa TOC (TOC Analyzer).

3.Kromatografi Gas (GC).

4.Pemanas (Oven).

5.Pengocok (Shaker).

Isolasi mikroorganisme

a. 200 liter air limbah pabrik bubur kertas yang diputihkan dengan klorin diberi senyawa 2,4-

   diklorofenol sebanyak 10 g, diaerasi selama 6 bulan konsentrasi biomassa dan senyawa 2,4-

   diklorofenol dianalisa dengan interval waktu 7 hari, kemudian ditambahkan 20 g senyawa

   2,4-diklorofenol dan diaerasi selama 6 bulan, konsentrasi biomassa dan senyawa 2,4-

   diklorofenol dianalisa dengan interval waktu 7 hari.

b.1 ml sampel limbah bubur kertas yang telah diberi senyawa 2,4-diklorofenol diencerkan ke 

   dalam 10 ml air steril.

c.1 ml sampel hasil pengenceran diberikan pada medium yang telah diberi senyawa 2,4-

   diklorofenol (konsentrasi 40, 60, 80, 100 mg/l), kemudian dimasukkan pada cawan petri dan 

   diinkubasi, selanjutnya diseleksi.

Komposisi medium :

1. Ekstrak beef = 3,0 g/l 4. Glukosa = 15 g/l

2. Pepton = 5,0 g/l 5. Agar = 15 g/l

3. NaCl = 5,0 g/l 6.Aquades = 1000 ml

Aklimatisasi mikroorganisme

a.Hasil seleksi pada perlakuan ini diaklimatisasi sesuai dengan konsentrasi pada waktu seleksi,  

   yaitu 40, 60, 80, 100 mg/l dalam medium cair (volume 2 1).

b.Penambahan 2,4-diklorofenol dilakukan setiap 21 hari dengan konsentrasi masing-masing 60,

   80, 100 mg/l hingga konsentrasi 2,4-diklorofenol untuk setiap perlakuan mencapai 100 mg/l.

c.Pertumbuhan mikroorganisme diamati setiap penambahan senyawa 2,4-diklorofenol dan

   ditentukan pertumbuhan yang terbaik dari semua perlakuan.

d.Pertumbuhan yang terbaik digunakan sebagai isolate dalam penelitian.

Identifikasi mikroorganisme.

a.Hasil seleksi mikroorganisme diidentifikasi.

b.Mikroorganisme diidentifikasi berdasarkan uji biokimia.

Untuk uji keabsahan identifikasi mikroorganisme dikirim ke beberapa lembaga penelitian untuk identifikasi ulang, antara lain :

1.Laboratorium Mikrobiologi, Jurusan Biologi – ITB Bandung.

2.Analisis sekuens 16S RNA di PAU ITB.

Uji degradasi. 
Uji kemampuan degradasi dilakukan pada tiap bakteri dan kultur campuran bakteri.

Penentuan pertumbuhan biomassa pada tiap bakteri :

a.Isolat bakteri murni yang telah ditumbuhkan 400 mg/l (berat kering) diberikan nutrisi dan 2,4  

   diklorofenol.

b. Konsentrasi 2,4-diklorofenol bervariasi : 40, 60, 80, 100 mg/l.

c.Perlakuan diberikan dalam Erlenmeyer yang diletakkan pada shaker dengan revolusi 100 rpm

   pada suhu kamar, pH=7.

d.Sampling dilakukan dengan interval waktu = 2 hari, selama 21 hari

Volume sampel = 100 ml, kemudian dianalisa untuk menentukan konsentrasi 2,4-diklorofenol, klorida serta konsentrasi biomassa.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari hasil isolasi dan identifikasi mikroorganisme terhadap isolate, maka diperoleh bakteri gram negative dan gram positif. Kedua bakteri ini dapat tumbuh dengan baik pada senyawa 2,4-diklorofenol. Senyawa 2,4-diklorofenol digunakan sebagai sumber karbon dan energy. Bentuk fisik bakteri Alcaligenes sp ditunjukkan pada Gambar 1.

 

 

                        Gambar 1 : Hasil isolasi Bakteri Alcaligenes sp

Identifikasi bakteri dilakukan dengan metode uji biokimia dan analisis sekuens 16S rRNA, kemudian diuji ulang di Laboratorium Mikrobiologi Jurusan Biologi ITB. Berdasarkan hasil identifikasi dengan metode di atas menyatakan bahwa spesies bakteri yang diperoleh adalah Alcaligenes sp dan Bacillus sp. Hasil identifikasi subspecies kedua bakteri ini dengan semua metode yang dilakukan oleh laboratorium tersebut menyatakan bahwa subspecies yang diperoleh adalah subspecies baru. Hal ini disebabkan tidak diperoleh informasi karakteristik subspecies bakteri yang sama dengan subspecies bakteri yang telah diidentifikasi sebelumnya.

Gambar 2 : Hasil isolasi Bakteri Baccilus sp

Pada penelitian ini bakteri hasil aklimatisasi yang diperoleh adalah 2 (dua) jenis. Hal ini disebabkan oleh sifat anti mikroorganisme 2,4-diklorofenol. Dengan adanya sifat meracuni senyawa 2,4-diklorofenol terhadap mikroorganisme, sehingga hanya bakteri yang mampu bertahan pada konsentrasi 2,4-diklorofenol tertentu dapat hidup. Seperti telah diutarakan sebelumnya, aklimatisasi berlangsung selama 12 bulan dengan konsentrasi 2,4-diklorofenol 100 mg/l (0,6134 M). konsentrasi ini dapat menjadi anti bakteri dan anti fungi atau anti mikroorganisme dalam air limbah. Hasil penelitian Apajalahati (1987) melaporkan bahwa konsentrasi inhibitor klorofenol terhadap Rhodococcus chlorophenolicus adalah 4 μM 2,3,4,5-tetraklorofenol, 17 μM 2,3,5-triklorofenol, 20 μM pentaklorofenol.

Pada isolate bakteri Alcaligenes sp, penggunaan senyawa 2,4-diklorofenol sebagai sumber karbon tidak terjadi hingga hari ke 1 (satu).

Gambar3 : Biodegradasi 2,4-DCP menggunakan bakteri Alcaligenes sp

Dalam hal ini peristiwa biodegradasi tidak terjadi, bakteri hanya beradaptasi terhadap senyawa 2,4-diklorofenol pada konsentrasi awal perlakuan. Penggunaan substrat 2,4-diklorofenol sebagai sumber karbon terjadi mulai hari ke 3 (tiga). Pada saat ini peristiwa-peristiwa biodegradasi telah terjadi, hal ini dapat dilihat dari konsentrasi senyawa 2,4-diklorofenol sisa sebesar 30 mg/l, 32 mg/l, 79 mg/l, sedangkan pada hari ke 21, sisa 2,4-diklorofenol menjadi 0,2 mg/l, 0,6 mg/l, 4 mg/ldan 3 mg/l dari konsentrasi awal. Kondisi ini dapat dilihat pada Gambar 3.

Gambar4 : Biodegradasi 2,4-DCP menggunakan bakteri Baccilus sp

Demikian halnya untuk biodegradasi 2,4-diklorofenol menggunakan bakteri Baccilus sp, Pada awalnya tidak menunjukkan proses biodegradasi hingga pada hari pertama. Namun pada hari ke 3 (tiga) sudah nampak penggunaan substrat 2,4-diklorofenol sebagai sumber karbon. Pada saat ini peristiwa biodegradasi telah terjadi, hal ini dapat dilihat dari konsentrasi senyawa 2,4-diklorofenol sisa sebesar 28,5 mg/l, 45 mg/l, 78 mg/l dan 99,5 mg/l. Pada hari ke 21, sisa 2,4-diklorofenol menjadi 0,15 mg/l, 1,6 mg/l, 1 mg/l dan 2,5 mg/l dari konsentrasi awal. Kondisi ini dapat dilihat pada Gambar 4.

Gambar5 : Biodegradasi 2,4-DCP menggunakan bakteri campuran Alcaligenes sp dan bakteri Baccilus sp

Untuk bakteri campuran antara Alcaligenes sp dan Baccilus sp, pada awalnya tidak menunjukkan proses biodegradasi hingga pada hari pertama. Sehingga dapat dikatakan bahwa awalnya kedua bakteri campuran hanya adaptasi terhadap senyawa 2,4-diklorofenol. Namun pada hari ke 3 (tiga) sudah nampak penggunaan substrat 2,4-diklorofenol oleh bakteri sebagai sumber karbon. Pada saat ini peristiwa biodegradasi telah terjadi, hal ini dapat dilihat dari konsentrasi senyawa 2,4-diklorofenol sisa yang terukur sebesar 30 mg/l, 40 mg/l dan 78. Biodegradasi terus berlangsung hingga pada hari ke 21 yang ditunjukkan oleh sisa 2,4-diklorofenol menjadi 0,15 mg/l, 1,6 mg/l, 1 mg/l dan 2,5 mg/l dari konsentrasi awal. Kondisi seperti ini dapat dilihat pada Gambar 5.

KESIMPULAN 

1. 1. Isolasi mikroorganisme yang diambil dari air limbah pabrik bubur kertas, diperoleh 2 (dua) jenis bakteri yang dapat mendegradasi 2,4-diklorofenol. 
2. Hasil identifikasi bakteri berdasarkan metode uji biokimia dan hasil uji di Laboratorium Mikrobiologi, Jurusan Biologi ITB, diperoleh bakteri:  Alcaligenes sp (gram negatif) , Baccilus sp (gram positif)
3. Biodegradasi 2,4-diklorofenol terjadi mulai hari ke 3 (tiga), hal ini ditunjukkan oleh berkurangnya konsentrasi 2,4-diklorofenol yang dipergunakan sebagai sumber karbon oleh kedua bakteri tersebut.
4. Kedua bakteri mampu mendegradasi senyawa 2,4-diklorofenol, hal ini ditunjukkan oleh hasil pengukuran konsentrasi 2,4-diklorofenol sisa pada hari ke 21 sebesar 0,2 mg/l dari konsentrasi mula-mula 40 mg/l jika menggunakan bakteri Alcaligenes sp, 0,15 mg/l untuk bakteri Baccilus sp dan 1,2 mg/l untuk bakteri campuran keduanya.

DAFTAR PUSTAKA

Brigman, G., R. Kuhn (1977); Grenzwerte der Schadwirkung wassergefahrdender Stoffe gegen Bakterien (Pseudomonas putida) and Grunalgen (Scenedesmus qudricauda) in Zellvermehrung shemm test, Z. Wasser Abwasser Forsch 10, 87-98.

Christiansen, N., H.V. Hendriksen (1995); Degradation of Chlorinated Aromatic Compounds in UASB Reactors, Wat.Sci.Tech. 31, 249-259.

Evans C.W., W. Smith, P. Moss (1971); Bacterial Metabolism of 4-chlorophenoxy acetate, Biochem J., 122, 509-517.

Haggblom, M. (1993); Microbial breakdown of halogenated aromatic pesticides and related compounds, FEMS. Microbiol Rev. 103, 29-72.

Huber, W., V. Schubert (1982); Effects of pentachlorophenol on the metabolism of aquatic maccrophyte Lemnaminor L., Environmental Pollution (Series A) 29, 215-223.

Leuenberger, C., W., Giger, R., Conry (1985); Persistent Chemicals in Pulp Mill Effluents, Water.Res. 19, 885-894.

Nillson, A.H. (1990); The biodegradation of halogenated organic compounds, Journal of    Applied Bacteriology 69, 445-470.

Pembahasan Singkat dari Jurnal Penelitian Diatas

 Dari hasil survey jurnal tentang Biodegradasi 2,4-Diklorofenol oleh bakteri Alcaligenis sp dan Baccilus sp dimana senyawa yang lebih sederhana akan mengikuti suatu mekanisme dan kinetika degradasi serta model kinetika tertentu.Hal ini disebabkan karena toksisitas senyawa ini lebih besar dari pada senyawa diklorofenol lainnya. Klorofenol adalah racun bagi semua organisme (Kozak 1979). Pentaklorofenol (PCP) adalah senyawa klorofenol yang paling beracun. Senyawa ini dapat mematikan ikan, tikus, dan manusia jika terdapat konsentrasi 100 mg/kg pada jaringan.

Ada beberapa sumber klorofenol yang sangat potensil dalam lingkungan. Pada kegiatan pertanian, di samping penggunaan sebagai biosida, klorofenol dapat dihasilkan dari hasil antara sintesa biosida di dalam lingkungan. Hal seperti ini dapat dilihat pada sintesa herbisida 2,4-diklorofenoksi asetat (2,4-D) yang menghasilkan 2,4-diklorofenol dan sintesa 2,4,5-triklorofenoksi asetat (2,4,5-T) yang menghasilkan 2,4,5-triklorofenol.

Dengan adanya kemampuan mikroorganisme untuk mendegradasi senyawa-senyawa kloroaromatik, maka diperoleh suatu anggapan bahwa mikroorganisme dapat digunakan untuk degradasi senyawa-senyawa klorofenol. Senyawa klorofenol ini dapat didegradasi oleh mikroorganisme menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana. Peristiwa metabolisa pada degradasi ini juga diikuti oleh mineralisasi dari senyawa tersebut. Mineralisasi merupakan konversi dari senyawa klorofenol menjadi senyawa anorganik. Dalam hal ini klorofenol digunakan sebagai sumber karbon dan energi oleh mikroorganisme. Kemampuan mikroorganisme untuk mendegradasi klorofenol biasanya dipengaruhi oleh toksisitas klorofenol tersebut. Walaupun klorofenol sangat toksik, ada beberapa mikroorganisme yang dapat mendegradasi senyawa klorofenol yang telah diisolasi. Pada isolasi ini, klorofenol digunakan sebagai sumber karbon dan energi oleh mikroorganisme.

Pada peristiwa mineralisasi atau penyisihan halogen dari senyawa organik oleh mikroorganisme ada dua tipe reaksi yang sering terjadi yaitu reaksi oksidasi dan reduksi. Reaksi oksidasi dan reduksi adalah peristiwa perpindahan elektron dari senyawa halogenasi atau ke senyawa halogenasi itu sendiri. Reaksi oksidasi pada umumnya tidak secara langsung menghilangkan halogen kecuali jika diikuti oleh suatu dehalogenasi hidrolitik. Pada kasus ini posisi halogen digantikan oleh group hidroksi dari air dengan melalui substitusi nukloefilik. Senyawa-senyawa kloroaromatik pada umumnya melakukan oksidasi sebagai tahap awal sebelum deklorinasi.

Berdasarkan artikel hasil penelitian seorang ilmuan diatas, dinyatakan bahwa " Senyawa klorofenol ini dapat didegradasi oleh mikroorganisme menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana. Peristiwa metabolisa pada degradasi ini juga diikuti oleh mineralisasi dari senyawa tersebut. Mineralisasi merupakan konversi dari senyawa klorofenol menjadi senyawa anorganik". Disini di ketahui bahwa klorofenol merupakan senyawa organik yang mengandung atom C, atom H dan cl. Dan diketahui juga bahwa senyawa anorganik itu memiliki sifat yang tidak dapat membentuk rantai karbon. Dari sini, yang menjadi permasalahan saya adalah:

1. Bagaimana cara kerja mikroorganisme tersebut dapat mengkonversi klorofenol yang merupakan senyawa organik menjadi senyawa anorganik?
2. Bagaimana mikroorganisme tersebut dapat mendegradasi 2,4 diklorofenol, sedangkan diketahui bahwa 2,4 diklorofenol itu memiliki sifat toksik dapat mematikan hewan dan bahkan manusia?