Biohidrometalurgi
Oleh Bakteri Thichacillus ferrooxidan Untuk Menghasilkan Logam Yang Berkualitas
Tinggi
Anis
Kurniawati
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar
Belakang
Metalurgi adalah ilmu dan
teknologi yang mengkaji proses pengolahan dan perekayasaan mineral
dan logam.
Ruang lingkup metalurgi meliputi: pengolahan mineral (mineral dressing),
ekstraksi logam
dari konsentrat mineral (extractive metallurgy),
proses produksi logam (mechanical metallurgy),
perekayasaan sifat fisik logam (physical metallurgy).
Salah satu cabangnya adalah Biohidrometalurgi, yakni pengolahan bijih logam menjadi logam murni dengan cara
penambahan mkhluk hidup seperti bakteri.
Logam merupakan bahan pertama yang dikenal oleh manusia dan digunakan
sebagai alat-alat yang berperan penting dalam sejarah peradaban manusia
(Darmono, 2001). Logam berat masih termasuk golongan logam dengan
kriteria-kriteria yang sama dengan logam lain. Perbedaannya terletak dari
pengaruh yang dihasilkan bila logam berat ini berikatan dan atau masuk ke dalam
organisme hidup. Berbeda dengan logam biasa, logam berat biasanya menimbulkan
efek-efek khusus pada mahluk hidup (Taberima, 2004). Keberadaan logam berat
dalam lingkungan berasal dari dua sumber. Pertama dari proses alamiah seperti
pelapukan secara kimiawi dan kegiatan geokimiawi serta dari tumbuhan dan hewan
yang membusuk. Kedua dari hasil aktivitas manusia terutama hasil limbah
industri (Connel dan Miller, 1995).
Bakteri
kemolitotrof merupakan salah satu bakteri yang mampu memisahkan logam dari
bijihnya. Bakteri ini hidup dari zat-zat anorganik, seperti besi dan belerang,
dan memperoleh energi dari pemecahan bahan kimia tersebut. Energi tersebut
digunakan untuk sintesis karbon dioksida dan air menjadi zat-zat organik.
Proses sintesis ini dikenal dengan sebutan kemosintesis. Salah satu contoh
bakteri pemisah logam ini adalah bakteri Thiobacillus ferooxidans yang
digunakan untuk mengekstraksi tembaga dari bijih tembaga. Bakteri
Thiobacillus ferroxidans, yaitu bakteri pemakan batuan yang tumbuh subur di
tempat pertambangan, peranannya sangat penting karena dapat mengekstraksi
berbagai jenis logam. Bakteri ini dapat memperoleh energinya dari oksidasi zat
anorganik, yaitu besi dan belerang. Bakteri ini juga dapat tumbuh dengan subur
dalam lingkungan tanpa adanya zat organik, dia mampu mengekstrak karbon secara
langsung dari karbon dioksida di atmosfer. Pemanfaatan mikrorganisme ini untuk
memisahkan logam dari bijih logam yang diterapkan di tambang logam karena logam
tidak bisa dimanfaatkan jika terikat dengan bijihnya.
1.2.Rumusan masalah
Apakah bakteri Thiobacillus ferrooxidans dapat membantu dalam menghasilkan logam
yang berkualitas tinggi?
1.3.Tujuan
Untuk mengetahui manfaat bakteri Thiobacillus ferrooxidans
1.4.Manfaat
1.
Mengetahui bahwa bakteri Thiobacillus
ferrooxidans mampu membantu untuk menghasilkan logam yang berkualitas
tinggi.
2. Mampu memanfaatkan bakteri Thiobacillus ferrooxidans untuk bahan
industri
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Bakteri Thibacillus Ferrooxidans
1.
Taksonomi
Kingdom : Bacteria
Phyllum :
Proteobacteria
Kelas : Schizomycetes
Ordo : Pseudomonadales
Familia : Thiobacteriaceae
Genus : Thiobacillus
Species : Thiobacillus ferrooxidans
2.
Morfologi
Bakteri Thiobacillus ferrooxidans adalah Bakteri
gram negatif aerobik khemolitotrofik Bakteri berbentuk batang. Merupakan
bakteri saprofit, yaitu bakteri yang hidupnya dari sisa-sisa organisme mati
atau sampah, Thiobacillus adalah
warna, dengan kutub flagella bakteri. Mereka memiliki sebuah besi oxida, yang
memungkinkan mereka untuk memetabolisme ion besi.
3. Fisiologi
Thiobacillus ferrooxidans
adalah bakteri di udara. Termasuk bakteri thermophilic, yaitu hidup pada suhu
45-50o C. Selain itu juga termasuk ke dalam bakteri acidophilic,
yang hidup pada pH dari 1,5 menjadi 2.5.
Beberapa spesies, hanya tumbuh pada
pH netral.
4.
Ekologi
Thiobacillus
ferrooxidans yang paling umum adalah jenis bakteri
tambang di tumpukan sampah. Organisme ini adalah acidophilic (asam loving), dan
meningkatkan tingkat oksidasi pyrite Tailing tumpukan di tambang batu bara dan
deposito. Menurut Breemen (1993), kecepatan penurunan pH akibat oksidasi pirit
ditentukan oleh jumlah pirit, kecepatan oksidasi, kecepatan perubahan hasil
oksidasi, dan kapasitas netralisasi. Proses oksidasi yang dapat membahayakan,
karena memproduksi sulfuric acid, yang merupakan alat utama. Namun, juga dapat
bermanfaat dalam pemulihan bahan seperti tembaga dan uranium. Ferrooxidans
untuk membentuk sebuah hubungan simbiotik dengan anggota bakteri jenis
Acidiphilium, bakteri yang mampu pengurangan besi. Jenis lainnya Thiobacillus
tumbuh dalam air dan endapan; terdapat kedua jenis air tawar dan air laut.
Thiobacillus
ferrooxidans adalah bakteri biasanya digunakan dalam apa yang disebut
bioleaching, sebuah bioproses di mana mikroba yang digunakan untuk melarutkan
logam dari deposit mineral. Ini adalah bakteri yang paling umum digunakan dalam
biomining. Lebih dari 30 persen tembaga dunia diekstraksi melalui penggunaan T. ferrooxidans dengan cara ini, menurut
"Ensiklopedia Concise Bioresource Teknologi." Hal ini jelas menguntungkan
bahwa mikroba mampu bioleaching pertumbuhan terus-menerus untuk digunakan
sukses di industri. Menurut jurnal "Aplikasi Mikrobiologi
Lingkungan," pertumbuhan T.
ferrooxidans secara signifikan ditingkatkan melalui pengenalan karbon
dioksida dan sulfat besi. Thiobacillus ferrooxidans diisolasi untuk pertama kalinya pada
tahun 1947. Itu diekstrak melalui drainase asam dari tambang batubara, laporan
jurnal "Sadhana." T.
ferrooxidans memiliki sebuah oksidase besi, yang memungkinkan bakteri untuk
memetabolisme ion logam, seperti besi ferro. Oleh karena itu, mendapat energi
dari oksidasi besi ferro atau dikurangi senyawa belerang anorganik. Ini adalah
salah satu bakteri yang digunakan dalam industri untuk mengekstraksi logam,
seperti tembaga dan uranium, dari bijih fungsi. Mengingat tingkat pertumbuhan T. ferrooxidans sukses ', bakteri dapat
digunakan dalam teknologi desulfurisasi bahan bakar dan gas industri. Efisiensi
dari proses ini adalah kompetitif dengan metode tradisional desulfurisasi, dan
produk samping belerang, asam sulfat atau gipsum fitur. Menurut jurnal
"Mikrobiologiia," untuk pertumbuhan bakteri terus menerus, T. ferrooxidans membutuhkan sekitar 14
mg fosfor, magnesium 2 mg, 5 mg potasium dan 100 mg nitrogen. Langkah-langkah
ini sesuai dengan per gram biomassa kering dari jumlah.
Meskipun T. ferrooxidans diklasifikasikan sebagai organisme aerobik - membutuhkan oksigen untuk tumbuh dan bertahan hidup - itu dapat berkembang biak dalam kondisi anaerobik juga. Oksidasi anaerobik telah ditunjukkan dengan T. ferrooxidans menggunakan elemen sulfur dengan sulfat besi. Namun, besi sulfur atau besi elemental harus hadir dalam rangka untuk bakteri untuk tumbuh.
Meskipun T. ferrooxidans diklasifikasikan sebagai organisme aerobik - membutuhkan oksigen untuk tumbuh dan bertahan hidup - itu dapat berkembang biak dalam kondisi anaerobik juga. Oksidasi anaerobik telah ditunjukkan dengan T. ferrooxidans menggunakan elemen sulfur dengan sulfat besi. Namun, besi sulfur atau besi elemental harus hadir dalam rangka untuk bakteri untuk tumbuh.
Pertumbuhan Thiobacillus Ferrooxidans
Menurut University of Minnesota, faktor-faktor yang
mempengaruhi pertumbuhan T. ferrooxidans
adalah suhu, air, pH dan nilai gizi. Mikroorganisme ini membutuhkan suhu dari
75 sampai 100 derajat Fahrenheit untuk pertumbuhan optimal. Seperti
meningkatkan suhu atau penurunan, tingkat pertumbuhan terpengaruh. Rentang pH
terbaik untuk T. ferrooxidans adalah
antara 6,5 dan 7,5. Demikian juga, konsentrasi optimal dari nitrogen, vitamin
dan mineral yang diperlukan untuk laju pertumbuhan maksimum. Konsentrasi
nitrogen harus 0,1-1,0 mg / L.
Biohidrometalurgi adalah
ilmu dan teknologi yang mengkaji proses pengolahan dan perekayasaan mineral dan
logam. Ruang lingkup metalurgi meliputi: pengolahan mineral (mineral dressing),
ekstraksi logam dari konsentrat mineral (extractive metallurgy), proses
produksi logam (mechanical metallurgy), perekayasaan sifat fisik logam
(physical metallurgy). Salah satu cabangnya adalah Biohidrometalurgi, yakni
pengolahan bijih logam menjadi logam murni dengan cara penambahan mkhluk hidup
seperti bakteri.Misalnya :
Thichacillus ferrooxidans berperan memisahkan logam dari
bijihnya atau kotoran sehingga didapat logam berkualitas tinggi. Sebagai contoh
pada tembaga (Cu).
BAB
III
PEMBAHASAN
Mikroorganisme
sebagai Pemisah Logam dari Bijihnya
Thiobacillus ferrooxidans adalah salah satu dari spesies
khemolititrof (bakteri pemakan batuan) yang berperan dalam mengekstrak berbagai
jenis logam. Khemolitotrof memperoleh energinya dari oksidasi zat organik
karena dapat mengekstrak karbon secara langsung dari karbondioksida di
atmosfer. Thiobacillus ferrooxidans
digunakan untuk memperoleh kembali logam (dan uranium) dari bijih logam dan
uranium berkualitas rendah. Misalnya bila larutan yang mengandung ion besi
(Fe3+) dicuci melalui endapan senyawa tembaga yang tidak dapat larut, logam
dioksidasi menjadi senyawa yang dapat larut. Dalam proses ini, (Fe3+) direduksi
menjadi Fe2+. Fe3+ dapat dioksidasi kembali menjadi Fe3+ oleh Thiobacillus ferrooxidans. Tembaga yang
bisa larut kemudian pindah keluar dari bijih dan diperoleh kembali sebagai logam
murni yang berkualitas tinggi.
Selama ribuan tahun, penyulingan minyak atau mineral dan memisahkan tembaga dari bijih yang berkualitas rendah dengan proses leaching Atau meluluhkan. Pada 1957, berhasil dikembangkan teknik pemisahan logam dari bijinya dengan menggunakan jasa bakteri. Bakteri yangdapat memisahkan logam dari bijihnya adalah Thiobacillus ferooxidans yang berasal dari hasil oksidasi senyawa anorganik khususnya senyawa besi dan belerang. Bakteri ini termasuk jenis bakteri khemolitotrop atau bakteri pemakan batuan. Bakteri khemolitotrop tumbuh subur pada lingkungan yang miskin senyawa organik, karena mampu mengekstrak karbon langsung dari CO2 di atmosfer.
Proses
pemisahan logam dari bijihnya berlangsung sebagai berikut.
-
Bakteri
Thiobacillus ferooxidans
mengoksidasi senyawa besi belerang (besi
sulfida) di sekelilingnya. Proses ini membebaskan sejumlah energy yang digunakan
untuk membentuk senyawa yang diperlukannya. Selain energi, proses
oksidasi tersebut juga menghasilkan senyawa asam sulfat dan besi sulfat yang dapat menyerang batuan
di sekitarnya serta melepaskan logam tembaga dari bijihnya. Jadi, aktivitas Thiobacillus
ferooxidans akan mengubah logam sulfida yang tidak larut dalam air
menjadi logam sulfat yang larut dalam air. Pada saat air mengalir melalui
bebatuan, senyawa logam sulfat (CuSO4) akan ikut terbawa dan lambat laun
terkumpul pada kolam berwarna biru cemerlang. Proses pemisahan logam dari
bijihnya secara besar-besaran dapat dijelaskan sebagai berikut. Bakteri ini
secara alami terdapat di dalam larutan peluluh. Penambang tembaga akan
menggerus batu pengikat logam dan akan menyimpannya ke dalam lubang tempat
buangan. Kemudian, mereka menuangkan larutan asam sulfat ke tempat buangan
tersebut. Saat larutan peluruh mengalir melalui dasar tempat buangan, larutan
peluluh akan mengandung tembaga sulfat. Selanjutnya, penambang akan menambah
logam besi ke dalam larutan peluluh. Tembaga sulfat akan bereaksi dengan besi
membentuk besi sulfat yang mampu memisahkan logam dari bijinya. Secara umum, Thiobacillus ferooxidans membebaskan logam
dari bijih tembaga dengan cara bereaksi dengan besi dan belerang yang melekat pada
batuan sehingga batuan mengandung senyawa besi dan belerang, misalnya FeS2.
Saat larutan peluluh mengalir melalui batu pengikat bijih,bakteri mengoksidasi
ion Fe2+ dan mengubahnya menjadi Fe3+. Unsur belerang yang terdapat dalam
senyawa FeS2 dapat bergabung dengan ionH+ dan molekul O2 membentuk asam sulfat
(H2SO4). Bijih yang mengandung tembaga dan belerang, misalnya CuS, ion Fe3+
akanmengoksidasi ion Cu+ menjadi tembaga divalen atau Cu2+. Selanjutnya,
bergabung dengan ion sulfat (SO4 2-) yang diberikan oleh asam sulfat untuk
membentuk CuSO4. Dengan cara tersebut, bakteri tersebut mampu menghasilkan
tembaga kelas tinggi. Selain itu, bakteri pencuci, seperti Thiobacillus juga dapat digunakan
untuk memperoleh logam berkualitas tinggi, seperti emas, galiu, mangan,
kadmium, nikel, dan uranium.
Metabolisme bakteri itu pun dapat ditinjau dari dua sisi
berdasarkan aktivitasnya. Yang pertama ialah pengoksidasi yang melepaskan
elektron besi secara enzimatis dan bersamaan dengan itu energi yang
dihasilkannya digunakan untuk pertumbuhan bakteri. Yang kedua, pengoksidasi
besi secara tidak langsung dan produk metabolismenya bersifat asam sehingga
pH-nya menjadi rendah. Ketika pH-nya rendah ini justru ada bakteri yang merasa
nyaman dan berkembang dengan baik. Di sini ada simbiosis, baik mutualisme
maupun komensalisme.
Proses
pengolahan bijih bertujuan untuk mengatur ukuran partikel bijih,menghilangkan
bagian-bagian yang tidak diinginkan, meningkatkan kualitas, kemurnian atau
grade bahan yang diproduksi. Proses ini biasanya terdiri dari:
penghancuran,penggilingan, pencucian, pelarutan, kristalisasi, penyaringan,
pemilahan, pembuatanukuran tertentu, sintering (penggunaan tekanan dan panas
dibawah titik lebur untukmengikat partikel-partikel logam), pellettizing
(pembentukan partikel-partikel logammenjadi butiran-butiran kecil), kalsinasi
untuk mengurangi kadar air dan/ataukarbondioksida, roasting (pemanggangan),
pemanasan, klorinasi untuk persiapan proseslindian, pengentalan secara
gravitasi, pemisahan secara magnetis,pemisahan secaraelektrostatik, flotasi (pengapungan),
penukar ion, ekstraksi pelarut, elektrowining,presipitasi, amalgamasi dan
heapleaching.
Proses
pengolahan yang paling umum dilakukan adalah pemisahan secara gravitasi
(digunakan untuk cadangan emas placer), penggilingan dan pengapungan(digunakan
untuk bijih besi yang bersifat basa), pelindian (dengan menggunakan tangkiatau
heap leaching); pelindian timbunan (digunakan untuk bijih tembaga kadar
rendah)dan pemisahan secara magnetis. Tipikal langkah-langkah pengolahan
meliputipenggilingan, pencucian, penyaringan, pemilahan, penentuan ukuran,
pemisahan secaramagnetik, oksidasi bertekanan, pengapungan, pelindian,
pengentalan secara gravitasi,dan penggumpalan (pelletizing, sintering,
briquetting, or nodulizing).
BAB IV
PENUTUP
4.1 Kesimpulan
Dari
pembahasan tersebut dapat disimpulkan bahwa bakteri Thiobacillus ferrooxidans
mampu membantu dalam pengolahan biji logam sehingga menghasilkan logam yang
berkualitas tinggi dengan tahapan-tahapan khusus yaitu yang pertama Bijih logam berkualitas rendah yang dikenal
sebagai larutan peluluh, ditimbun. Disinilah banyak ditemukan bakteri. Kemudian,
ke dalam larutan itu ditambahkan larutan asam sulfat sehingga terjadi reaksi
antara logam dan asam sulfat membentuk logam sulfat (CuSO4). Setelah itu, logam
besi ditambahkan ke dalam larutan tersebut sehingga besi akan bereaksi dengan
tembaga sulfat untuk melepaskan tembaga tersebut. Melalui proses tersebut
diperoleh logam murni yang telah terpisah dari bijihnya sehingga berkualitas.
Seluruh proses itu dibantu oleh bakteri Thiobacillus ferrooxidans.
Daftar Pustaka
Brierley, C.L., 1982. Microbial
Mining. Scientific American. 247:42-50.
California State Water Resources
Control Board, 2000. Risks and Benefits.
Clausen, C. A., 2000.
Isolating metal-tolerant bacteria capable of removing Cu,Cr, and As from
treated wood. Waste Management & Research. 18: 264-268. UK.
Connel dan Miller, 1995.Logam
Berat. http://id.shvoong.com/tags/logam-berat.
Diakses pada tanggal 9 Januari 2011
Darmono.2001.Pengertian
Logam Berat. http://letsbelajar.blogspot.com/2007/08/logam-berat.html
Diakses pada tanggal 9 Januari 2011
Gazso, L. G. 2001. The key
microbial in the removal of toxic metal and radionuclides from the enviroment.
CEJOEM 2001. 7:178-185.
Ghorbani, N. R., Salehrastin,
N., and Moeni, A., 2002. Heavy metals affect the microbial populations and
their activities. Symposium No. 54. 17th WCSS 14-21 August,
Thailand. 2234:1-11.
Ledin, M., and K. Pedersen,
1996. The environmental impact of mine wastes – Roles of microorganisms and
their significance in treatment of mine wastes. Earth-Science Reviews 41
(1996) 67-108.
Miettinen.1977. Pengertian
dan Macam Logam Berat. http://dedepurnama.blogspot.com/2009/07/logam-berat.html
Diakses pada tanggal 9 Januari 2011
Spain, A., 2003. Implication
of microbial heavy metal tolerance in the environment. Review in
Undergraduate Research. 2: 1-6.
Sri Lestari, dkk, 2002, Pengaruh
pH dan KonsentrasiAwal Terhadap Adsorpsi Tembaga oleh Saccaromyces cerevisiae
yang terimobilisasi pada silika gel, Yogyakarta : Jurusan Kimia, Fakultas
MIPA, UGM.
Taberima, Sartji.2004. Peranan
Mikroorganisme Dalam Mengurangi Efek Toksik Pada Tanah Terkontaminasi Logam
Berat. Institut Pertanian Bogor.
Online casino site - ChoE Casino
BalasHapusOnline casino site. worrione Welcome to the best 카지노 online casino site with over 메리트 카지노 쿠폰 30 free online casino games with huge bonuses and the best VIP program. Play
Lucky Club Casino Site - Live Dealer Casino Review - Lucky
BalasHapusLucky Club Casino. Lucky Club Casino luckyclub · All information about the Lucky Club Casino review · No Deposit bonus. · Minimum deposit amount. · Minimum withdrawal amount.