Pencemaran logam berat, terutama kromium hexavalen (Cr(VI)), menjadi permasalahan serius dalam pengelolaan lingkungan. Cr(VI) merupakan zat toksik yang berbahaya bagi kesehatan manusia dan ekosistem. Sumber utama pencemaran ini berasal dari aktivitas industri seperti penyamakan kulit, elektroplating, dan produksi pigmen. Jika tidak ditangani dengan baik, Cr(VI) dapat mencemari air tanah dan ekosistem perairan, menyebabkan gangguan kesehatan seperti kanker dan kerusakan organ pada manusia serta gangguan pertumbuhan pada organisme akuatik.

Berbagai metode telah dikembangkan untuk menangani pencemaran ini, termasuk teknik kimia dan fisika. Namun, metode-metode tersebut sering kali mahal dan tidak ramah lingkungan. Misalnya, metode presipitasi kimia dapat menghasilkan lumpur beracun yang memerlukan penanganan lebih lanjut. Oleh karena itu, diperlukan solusi yang lebih berkelanjutan dan efisien.

Alternatif yang lebih berkelanjutan adalah menggunakan biosorpsi, yaitu proses penyerapan logam berat oleh mikroorganisme. Biosorpsi menawarkan keuntungan seperti biaya operasional yang lebih rendah, penggunaan sumber daya alami, serta minimnya limbah beracun yang dihasilkan. Salah satu mikroorganisme yang menjanjikan dalam biosorpsi Cr(VI) adalah Bacillus cereus, bakteri yang memiliki kemampuan alami untuk menyerap dan mereduksi Cr(VI) menjadi bentuk yang kurang berbahaya.

Hasil Penelitian dan Efektivitas Biosorpsi

Dalam sebuah penelitian, B. cereus diinkubasi dalam larutan Cr(VI) dengan konsentrasi awal 60 mg/L. Hasilnya menunjukkan bahwa efisiensi maksimum penghilangan Cr(VI) mencapai 16,12% pada hari ketiga, sedangkan kapasitas biosorpsi tertinggi tercatat sebesar 0,461 mg Cr/g biomassa kering pada hari pertama. Penggunaan teknik analisis seperti SEM-EDX, XRD, dan FTIR menunjukkan bahwa biosorpsi terjadi dengan perubahan karakteristik permukaan bakteri serta pembentukan endospora yang menunjukkan mekanisme pertahanan terhadap paparan logam berat.

Hasil penelitian ini dibandingkan dengan studi sebelumnya yang menggunakan berbagai spesies bakteri dalam menghilangkan Cr(VI). Dibandingkan dengan metode kimiawi, efektivitas biosorpsi menggunakan Bacillus cereus memang lebih rendah dalam waktu singkat, tetapi memiliki keunggulan dari segi keberlanjutan dan minimnya residu kimia yang berbahaya.

Mekanisme Biosorpsi Cr(VI) oleh B. cereus

B. cereus adalah bakteri yang ditemukan memiliki kemampuan untuk menyerap dan mereduksi Cr(VI) menjadi bentuk yang kurang toksik, yaitu Cr(III). Penelitian menunjukkan bahwa biosorpsi Cr(VI) oleh B. cereus terjadi melalui beberapa mekanisme, di antaranya:

1. Interaksi dengan gugus fungsi biomolekul: Gugus hidroksil, karboksil, karbonil, dan nitroksida pada permukaan sel bakteri berinteraksi dengan ion Cr(VI), yang mengarah pada adsorpsi logam berat ini.
2. Reduksi enzimatis: B. cereus memiliki enzim yang dapat mereduksi Cr(VI) menjadi Cr(III), yang kurang larut dalam air dan lebih stabil.
3. Perubahan struktur sel: Analisis mikroskop elektron menunjukkan bahwa setelah paparan Cr(VI), B. cereus mengalami perubahan struktur, termasuk pembentukan endospora sebagai bentuk adaptasi terhadap kondisi lingkungan yang ekstrem.

Keunggulan Bacillus cereus sebagai agen bioremediasi

Dibandingkan dengan metode konvensional seperti presipitasi kimia dan pertukaran ion, biosorpsi menggunakan B. cereus menawarkan berbagai keunggulan, antara lain:

• Ramah lingkungan: Tidak menggunakan bahan kimia berbahaya dan menghasilkan limbah minimal.
• Efisien dan ekonomis: Memanfaatkan bakteri yang dapat diperoleh dari lingkungan tanpa memerlukan biaya tinggi.
• Dapat diaplikasikan pada berbagai kondisi: B. cereus mampu bertahan dalam berbagai kondisi lingkungan, termasuk variasi pH dan suhu.

Arah penelitian selanjutnya

Meskipun hasil penelitian menunjukkan potensi besar B. cereus dalam bioremediasi Cr(VI), masih diperlukan optimasi lebih lanjut untuk meningkatkan efektivitasnya. Beberapa aspek yang dapat diteliti lebih lanjut meliputi:

• Optimasi kondisi lingkungan: Penyesuaian pH, suhu, dan sumber nutrisi untuk meningkatkan kapasitas biosorpsi.
• Penggunaan biomassa bakteri yang dikeringkan: Mengembangkan metode untuk memproduksi biomassa kering B. cereus yang dapat digunakan sebagai adsorben dalam sistem kolom reaktor.
• Regenerasi biomassa: Meneliti kemungkinan regenerasi biomassa setelah mencapai titik jenuh untuk penggunaan berulang.

Kesimpulan

B. cereus menunjukkan potensi besar sebagai agen bioremediasi dalam pengolahan air tercemar Cr(VI). Mekanisme biosorpsi yang melibatkan interaksi biomolekuler, reduksi enzimatis, serta adaptasi struktural memungkinkan bakteri ini digunakan sebagai solusi alternatif yang ramah lingkungan dan ekonomis. Dengan optimasi lebih lanjut, teknologi berbasis Bacillus cereus dapat menjadi solusi yang efektif dalam menangani pencemaran logam berat di lingkungan perairan. Implementasi dalam skala industri serta pengembangan teknologi berbasis bakteri ini dapat meningkatkan efisiensi pengolahan limbah secara signifikan dan memberikan solusi berkelanjutan untuk masa depan.

Penulis: Muhammad Fauzul Imron

Artikel dapat dilihat pada: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S235218642500001X