Definisi Bioremediasi Setiap proses yang menggunakan mikroorganisme, fungi, tanaman atau enzim yang dihasilkannya untuk memperbaiki lingkungan yang telah tercemar.

Prinsip Kerja Metabolisme Katabolisme: penguraian Anabolisme: sintesis Katabolisme dan anabolisme

Cara Kerja: Metabolisme Membutuhkan N, P, S, trace elements Periode aklimatisasi= fase lag atau adaptasi Metabolisme bakteri: Aerobik Anaerobik

Tipe bioremediasi AKUAKULTUR Biostimulasi Nutrien dan kondisi lingkungan Bioaugmentasi Penambahan mikroba/tanaman Bioremediasi intrinsik Terjadi secara alami

Nitrifikasi NH4+ + 1,83O2 + 1,97HCO3-  0,0244C5H7O2N + 0,976NO3- + 2,90H2O + 1,86CO2 Konversi setiap g N-NH4+ menjadi N-NO3- diperlukan: 4,18 g O2 terlarut 7,05 g alkalinitas (1,69 g C anorganik) Dan dihasilkan: 0,20 g biomas mikroba 5,85 g CO2

Nitrifikasi Proses: Oksidasi amoniak Oksidasi nitrit Nitrosomonas, Nitrosovibrio, Nitrosococcus, Nitrolobus, Nitrospira Oksidasi nitrit Nitrobacter, Nitrococcus, Nitrospira

Nitrifikasi vs Heterotrof O2 terlarut 4,18 4,71 Alkalinitas 7,05 4,36 Biomas mikroba 0,20 8,07 CO2 5,85 9,65 Konversi amoniak oleh bakteri nitrifikasi lebih lambat daripada oleh bakteri heterotrof Nitrifikasi diperlukan penambahan alkalinitas: kapur, soda Heterotrof diperlukan penambahan karbon

Denitrifikasi Konversi nitrat menjadi gas N Bakteri anaerob keberadaan O2 tidak diinginkan Menghasilkan alkalinitas Bakteri : 14 genera Pseudomonas, Bacillus, Alkaligenes

Assimilasi Assimilasi ammonium atau nitrat: Fitoplankton Tanaman

Assimilasi oleh Fitoplankton Sistem fotoautotrofik Diperlukan: Alkalinitas CO2 Menghasilkan: Biomas fitoplankton O2 Variasi O2, pH, konsentrasi ammoniak

Assimilasi oleh Tanaman Phytoremediasi Tanaman air: rumput laut, Hydrilla Tanaman darat: hidroponik, aquaponik

4. Bioremediasi H2S Pada kondisi aerobik: Pada kondisi anaerobik: S organik  S2-  SO42- SO42- bersifat mudah larut dalam air Pada kondisi anaerobik: SO42- akan digunakan dalam metabolisme bakteri sebagai pengganti O2 Bakteri akan mereduksi SO42- menjadi gas H2S

4. Bioremediasi H2S Bakteri fotosintetik benthik memiliki klorofil  menguraikan H2S untuk fotosintesis pada kondisi anaerob Bakteri sulfur ungu dan hijau tumbuh pada daerah anaerob antara batas sedimen dan air Bakteri fotosintetik non-sulfur: menguraikan bahan organik, H2S, NO2 dan bahan polutan lainnya. Chromatiaceae dan Chlorobiaceae

4. Bioremediasi H2S

Bioremediator Komersial untuk Akuakultur Produk Kandungan Mikroba Produsen Paket nitrifikasi ABIL Bakteri nitrifikasi Tropical Marine Center, London Alken clear-flo 1002 Bacillus sp. Alken Murray Corp, NY Alken clear-flo 1100 Alken clear-flo 1400 3 spesies Bacillus + 2 spesies bakteri nitrifikasi Ammonix Prowins Bio-Tech, India Bactaclean Enviro-Comp, USA Biogreen Bacillus subtilis Activa Biogreen, USA Biostart Bio-CAT, USA

Bioremediator Komersial untuk Akuakultur Produk Kandungan Mikroba Produsen BRF-13 A Nitrobacter, Nitrosomonas Enviro-reps, USA BRF-1A Bakteri nitrifikasi BRF-4 BZT Aquaculture United-Tech, USA Detrodigest Bacillus sp NCSSH, India Eutroclear Bioremediate, USA Nitroclear PBL-44 Bakteri nitrifikasi/Bacillus sp

Bioremediator Komersial untuk Akuakultur Produk Kandungan Mikroba Produsen Probac BC Bacillus sp. Synergy Biotechnologies, India Pronto Hort-Max, New Zealand Ps-1 Pseudomonas sp. NCAAH, India Remus Bakteri nitrifikasi Avecom, Belgia Super PS Bakteri sulfur CP aquaculture, India

Penerapan Prinsip Bioremediasi Langsung secara in situ Sistem pengolahan limbah budidaya terpisah Sistem pengolahan limbah budidaya: Sistem resirkulasi Sistem konvensional Sistem alami: Bioremediasi intrinsik

Sistem Pengolahan Limbah Konvensional Perlakuan primer Perlakuan sekunder

BIOSTIMULASI Menyediakan kondisi optimal untuk mikroorganisme/tanaman Menyediakan nutrien

BIOSTIMULASI: Lingkungan Temperatur Cahaya pH Potensial redoks

BIOSTIMULASI: Nutrien Oksigen Karbon Nitrogen Fosforus Sulfur TEKNOLOGI BIOFLOK

Teknologi Bioflok (BFT) Pakan Sisa pakan Feses TAN NO2 NO3 N2 Cahaya Sumber karbon Bioflok

Teknologi Bioflok (BFT) Dengan penambahan karbon organik kelebihan nitrogen dalam sistem budidaya dikonversi menjadi biomas bakteri. Biomas bakteri bioflok

Teknologi Bioflok (BFT) Bioflok : mikroorganisme pembentuk flok, bakteri filamen, partikel, koloid, polimer organik, kation dan sel-sel mati. Mengapa bakteri membentuk flok???? Pembentukan habitat mikro Perlindungan dari predator Peningkatan difusi nutrien

Teknologi Bioflok (BFT) Aplikasi BFT: Perbaikan kualitas air Peningkatan efisiensi pemanfaatan protein Penurunan biaya pakan Biosekuriti Budidaya ikan nila dan udang

Aspek Penting dalam BFT Intensitas pengadukan Mempengaruhi struktur dan ukuran flok Pengadukan terlalu kuat: ukuran flok lebih kecil Manipulasi input energi Penggunaan jenis aerator yang tepat

Aspek Penting dalam BFT 2. Oksigen terlarut Dipengaruhi oleh pengadukan dan aerasi Mempengaruhi aktivitas metabolisme bakteri Mempengaruhi struktur flok DO tinggi: flok lebih besar dan padat DO rendah: bakteri filamen mendominasi  floc terapung

Aspek Penting dalam BFT 3. Sumber C Penambahan C: Langsung ditambahkan Dicampur dalam pakan Sumber C: molase, glukosa, tapioka, glyserol,… Mempengaruhi komposisi kimia (protein, lemak, asam lemak) bioflok

Aspek Penting dalam BFT 4. Laju akumulasi bahan organik Mempengaruhi komposisi mikroba pembentuk flok Dipengaruhi oleh metode pemberian pakan 5. Temperatur Mempengaruhi komposisi kimia bioflok, DO, laju metabolisme, pertumbuhan organisme budidaya 6. pH Mempengaruhi stabilitas bioflok

Contoh Perhitungan Kebutuhan C Asumsi: kepadatan ikan 50 kg/m3 Pemberian pakan 2%BB/hari Pakan mengandung 30% protein Protein mengandung 16% N Jumlah pakan per hari = 1000 g/m3 Jumlah protein yang masuk ke kolam = 30% x 1000 = 300 g/m3/hari Jumlah N yang masuk ke kolam = 16% x 300 = 48 g/m3/hari 75% dari total N tersebut masuk ke dalam air Jumlah N yang masuk ke dalam air = 75% x 48 = 36 g/m3/hari Rasio C/N yang dibutuhkan oleh mikroorganisme = 10 Jumlah C yang perlu ditambahkan = 10 x 36 = 360 g/m3/hari Hampir semua bahan karbon organik mengandung 50% C Jumlah sumber karbon organik yang harus ditambahkan ke kolam = (100%/50%) x 360 = 720 g/m3/hari