Dalam beberapa dekade terakhir, perhatian dunia terhadap pencemar baru (emerging contaminants) semakin meningkat. Di antara berbagai zat yang sering ditemukan di lingkungan perairan, dua jenis obat yang sangat umum digunakan, ibuprofen dan parasetamol, menjadi fokus utama. Keduanya termasuk obat penghilang rasa sakit yang dikonsumsi setiap hari oleh jutaan orang. Namun, sebagian besar senyawa aktif dalam obat tersebut tidak sepenuhnya terurai di tubuh manusia dan akhirnya terbuang bersama air limbah domestik. Instalasi pengolahan air limbah konvensional belum dirancang untuk menguraikan senyawa farmasi kompleks, sehingga residunya banyak ditemukan di sungai dan danau dengan konsentrasi mikrogram per liter. Dalam jangka panjang, keberadaan senyawa ini dapat menimbulkan efek toksik bagi organisme akuatik dan berpotensi mengganggu keseimbangan ekosistem.
Keterbatasan teknologi pengolahan yang ada mendorong pencarian solusi yang lebih ramah lingkungan. Salah satu pendekatan yang kian mendapat perhatian adalah constructed wetlands, sistem pengolahan air limbah yang meniru fungsi ekosistem rawa alami. Di dalam sistem ini, tanaman air, media seperti pasir atau kerikil, dan komunitas mikroba bekerja secara sinergis untuk mengurai dan menstabilkan polutan organik. Mekanisme yang terjadi di dalamnya sangat kompleks: tanaman menyerap sebagian senyawa terlarut, sementara mikroba di zona akar memecah struktur kimia polutan menjadi molekul yang lebih sederhana.
Penelitian ini berfokus pada pemanfaatan Scirpus grossus, salah satu tanaman rawa yang banyak ditemukan di Asia Tenggara, sebagai agen biologis untuk menghilangkan ibuprofen dan parasetamol dari air limbah buatan. Tanaman ini dikenal tangguh terhadap kondisi lingkungan yang ekstrem dan memiliki sistem akar yang padat, menjadikannya habitat ideal bagi komunitas mikroba. Fokus utama penelitian bukan hanya pada kemampuan tanaman itu sendiri, tetapi pada kontribusi mikroba akar atau rhizobacteria yang hidup bersimbiosis di sekitarnya.
Percobaan dilakukan menggunakan reaktor constructed wetland berskala laboratorium, berisi lapisan pasir dan kerikil sebagai media tanam. Setelah periode aklimatisasi, tanaman S. grossus diumpan dengan air limbah sintetis yang mengandung campuran ibuprofen dan parasetamol pada konsentrasi mikrogram per liter. Untuk menentukan kondisi optimal, sistem diuji dengan berbagai waktu tinggal hidraulik (HRT) selama 3, 4, dan 5 hari. Hasil awal menunjukkan bahwa HRT 5 hari memberikan efisiensi penghilangan tertinggi, dengan lebih dari 90% senyawa terdegradasi pada akhir periode pengamatan. Kondisi ini kemudian dijadikan dasar untuk eksperimen utama dengan tambahan mikroba terpilih.
Langkah berikutnya adalah mengisolasi mikroba dari akar dan pasir yang telah terpapar obat selama beberapa minggu. Dari puluhan isolat yang berhasil dikumpulkan, hanya tiga yang menunjukkan kemampuan bertahan pada paparan tinggi dan memiliki aktivitas degradasi signifikan terhadap ibuprofen maupun parasetamol. Ketiganya diidentifikasi sebagai Enterobacter aerogenes, Bacillus flexus, dan Paenibacillus alvei, mikroorganisme yang diketahui memiliki enzim oksidatif dan hidrolitik yang kuat, seperti dehidrogenase dan peroksidase, yang mampu memecah cincin aromatik kompleks pada struktur obat.
Ketika ketiga mikroba ini dimasukkan kembali ke sistem tanaman, dalam proses yang disebut bioaugmentasi, efisiensi penghilangan meningkat secara signifikan. Dalam waktu 18 hari, konsentrasi ibuprofen di air turun dari sekitar 138 µg/L menjadi 10 µg/L, atau setara dengan efisiensi 93%. Parasetamol, yang memiliki kelarutan lebih tinggi di air, menurun dari 3 µg/L menjadi 0,8 µg/L dengan efisiensi 83%. Peningkatan serupa juga terlihat pada lapisan pasir, di mana kadar ibuprofen dan parasetamol berkurang masing-masing 89% dan 95%. Sistem tanpa tambahan mikroba menunjukkan efisiensi lebih rendah, sehingga peran rhizobacteria dalam mempercepat degradasi menjadi jelas.
Analisis lanjutan mengungkapkan bahwa dua mekanisme utama bekerja secara bersamaan: rhizodegradasi dan phytoextraction. Rhizodegradasi terjadi ketika mikroorganisme di sekitar akar menggunakan senyawa obat sebagai sumber karbon dan energi tambahan. Aktivitas enzim mikroba memecah struktur kompleks menjadi asam organik sederhana atau alkohol, yang kemudian dimineralisasi menjadi CO₂ dan air. Sementara itu, phytoextraction melibatkan serapan langsung oleh tanaman—khususnya untuk senyawa yang lebih larut seperti parasetamol, yang kemudian terakumulasi di jaringan akar dan batang.
Dari hasil analisis jaringan tanaman, baik ibuprofen maupun parasetamol terdeteksi di akar dan batang S. grossus, menandakan bahwa tanaman berperan aktif dalam proses pemindahan dan transformasi senyawa. Namun, sebagian besar proses degradasi tetap dikendalikan oleh komunitas mikroba akar. Tanpa keberadaan bakteri tersebut, proses biologis akan berjalan jauh lebih lambat karena tanaman tidak memiliki sistem enzimatik untuk memecah struktur molekul obat yang stabil.
Temuan ini memperlihatkan bahwa sistem constructed wetland adalah contoh nyata dari simbiosis fungsional antara tanaman dan mikroorganisme. Tanaman menyediakan oksigen dan eksudat akar yang kaya nutrisi untuk mendukung pertumbuhan mikroba, sementara mikroba membantu tanaman dengan memecah senyawa toksik di sekitar akar. Sinergi inilah yang menjadikan sistem biologis ini efisien tanpa perlu energi tambahan atau bahan kimia eksternal.
Dari sisi lingkungan, teknologi ini menawarkan banyak keunggulan. Tidak hanya menurunkan kadar obat-obatan yang sulit terurai, tetapi juga memperbaiki kualitas air dengan cara alami. Prosesnya berlangsung stabil, biaya operasionalnya rendah, dan residu kimia yang dihasilkan minimal. Dibandingkan metode kimia seperti advanced oxidation processes, sistem berbasis tanaman dan mikroba jauh lebih ramah lingkungan dan dapat diterapkan di berbagai skala, termasuk di wilayah pedesaan yang tidak memiliki infrastruktur pengolahan limbah canggih.
Meski demikian, penelitian ini juga menggarisbawahi tantangan yang perlu diperhatikan. Proses biologis memerlukan waktu tinggal yang relatif lama dan sensitif terhadap perubahan kondisi lingkungan seperti pH, suhu, dan oksigen terlarut. Selain itu, produk antara hasil degradasi obat perlu diteliti lebih lanjut untuk memastikan tidak menimbulkan toksisitas baru. Kajian metabolit antara menjadi penting agar mekanisme degradasi dapat dipahami secara menyeluruh dan hasilnya aman bagi ekosistem perairan.
Hasil studi ini memberikan dasar ilmiah yang kuat untuk mengembangkan sistem pengolahan limbah farmasi berbasis alam. Kombinasi antara S. grossus dan rhizobacteria menunjukkan potensi besar untuk diterapkan di wilayah tropis dengan intensitas sinar matahari tinggi dan suhu stabil. Dalam konteks yang lebih luas, teknologi ini sejalan dengan prinsip ekonomi sirkular, di mana limbah tidak lagi dianggap sebagai beban, tetapi sebagai sumber energi biologis yang dapat mendukung keseimbangan ekosistem.
Melalui interaksi antara akar tanaman dan mikroba kecil di sekitarnya, air limbah yang tercemar senyawa farmasi dapat dipulihkan tanpa perlu teknologi mahal atau energi tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa solusi bagi masalah lingkungan modern sering kali telah tersedia di alam, menunggu untuk dipahami dan diterapkan kembali. Sistem biologis seperti ini bukan sekadar alternatif teknis, tetapi bentuk rekonsiliasi antara manusia dan lingkungan, sebuah pengingat bahwa kemampuan alam untuk memulihkan diri masih jauh melampaui kecanggihan teknologi buatan kita.
Penulis: Muhammad Fauzul Imron Artikel dapat dilihat pada: https://www.mdpi.com/2073-4441/17/16/2396
