MIKROBIOLOGI

Sanitary Microbiology Mikrobiologi yang mempelajari mikroorganisme yang umumnya ditemukan di dalam air dan tanah Ilmu terapan dalam penjernihan air dan pengolahan limbah

Mikrobiologi saniter mencakup: Tumbuhan : virus, riketsia, bakteria, fungi dan alga Binatang : protozoa, rotifera dan crustacea (rotifera dan crustace  makroscopik)

Bakteri Bakteri memegang peranan penting dalam pengelolaan limbah organik Hasil kegiatan bakteri sangat bergantung pada kondisi lingkungan : - tidak terkontrol  bau busuk dan kondisi tidak menyenagkan

Kebutuhan nutrisi dan energi bakteri Ion inorganik, C, N, S untuk sintesis materi sel dan memproduksi energi Berdasarkan nutrisi dan energi tersebut, bakteri dikelompokkan ke dalam : - Bakteri autotrof : memiliki kemampuan menggunakan CO2, air dan senyawa inorganik, Energi diperoleh dari cahaya atau oksidasi satu atau beberapa senyawa inorganik. Semua bakteri autrotrop adalah strict aerobs, contohnya Nitrobacter (nitrit nitrat)

- Bakteri heterotrof - membutuhkan senyawa organik untuk memenuhi kebutuhan karbon dan energi - bervariasi dari yang mengoksidasi hidrokarbon sederhana (metana) sampai yang mendegradasi molekul organik komplek seperti cholic acid - 3 kelompok yaitu, aerob, anaerob , fakultatif

Karakteristik lingkungan - bervariasi bergantung sumber makanan - sederhana  satu komunitas dgn 1 sp dominan - kompleks  komunitas yang kompleks

FUNGI Tumbuhan nonfotosintetik Single cell sd multicelluler filamentous colony Peranan penting dalam pembuatan kompos dan pengolahan limbah industri - menggunakan bahan organik sebagai sumber karbon dan enrgi - mampu tumbuh pada kondisi kelembaban rendah dan pH rendah

Kebutuhan nutrien dan energi - sangat bergantung pada medium/ substrat untuk memenuhi semua kebutuhan nutriennya, kecuali oksigen dan CO2 dari atmosfir  spesifik untuk setiap jenis fungi - Bisa tumbuh pada kondisi minimal sumber karbon organik dan nitrogen (amonia dan nitrat)

- beberapa dapat hidup dalam media kaya akan garam atau asam - fungi dapat mendekomposisi senyawa sangat komplek seperti kayu, tulang, kulit disamak, lilin bahkan plastik

Karakteristik Lingkungan - fungi berkembang  spora yang diselimuti oleh polisakarida yang melindungi intinya dari kekeringan yang lama. Spora terdistribusi luas. - temperatur : < 00C – sel survive tp jarang tumbuh > 400C – hampir semua sel berhenti tumbuh, lalu mati

- banyak fungi dipengaruhi cahaya, dibedakan dalam : - morphogenetic effect : cahaya mendunkung atau menghambat pembentukan struktur - non morphogenetic effect : cahaya mempengaruhi pertumbuhan struktur

ALGAE Organisme akuatik (tawar & asin), di tanah atau permukaan tumbuhan tingkat tinggi Total masa algae di laut jauh melebihi populasi fotosintetik di daratan Menimbulkan gangguan : mengubah warna air, menyumbat saringan pasir pada instalasi pengolahan limbah, supersaturation, menunrunkan DO yang mengakibatkan kematian ikan, menganggu pemandangan daerah wisata, menimbulkan gangguan lingkungan akuatik.

Terlibat dalam rantai makanan  menambah oksigen kadalam air selama pertumbuhan (berkaitan dengan kebutuhan oksigen bakteri) Kebutuhan nutrien dan energi - energi fotosintesis - nutrien  senyawa N dan P Karakteristik Lingkungan - CO2 : penting dan hanya perairan yang kaya CO2 yang menunjang pertumbuhan algae yang cepat, CO2 di air dipengarhui oleh temperatur, CO2 dari respirasi, kondisi kimiawi dasar perairan, overturn bahan organik oleh bakteri, pola drainasi sekitar perairan

- Oksigen Siang hari – tidak bergantung pada oksigen Malam hari – dari air untuk respirasi - Cahaya – 2-3 m di bawah permukaan - N dan P : - bila N dan P rendah populasi fitoplankton tinggi, nutrien yang dikonsumsi disimpan dalam organisme - bila N dan P tinggi, mempercepat laju kematian dan disinegrasi algae yang kemudian melepaskan N dan P ke sekitarnya

PROTOZOA Penting dalam penjernihan air Kebutuhan nutrien dan energi - autrorof (menggunakan senyawa inorganik) dan - heterotrof (menggunakan bahan organik) Karakteristik ekosistem - hidup bebas atau didalam organisme lain - Temperatur, cahaya, makanan (tidak bisa hidup tanpa bakteri)

Limbah Ternak Inorganik Organik Nitrogenous Carbonaceous Sulfurous Protein Lipid Karbohidrat Bakteri asam Peptida Gliserol Gula Serat Asam amino Asam lemak Alkohol Sulfida VA Bakteri metana H2S Senyawa Cu, P, K, Zn, Mn, Ca, Co Fe, H, O N-NH4 H2O CH4 CO2 Selulosa lignin

Biolisis; perubahan pada komponen organik limbah akibat metabolisme bakteri Bakteria memecah senyawa organik kompleks (KH, protein dan lemak) menjadi senyawa organik sederhana Pada kondisi aerob, bakteria melakukan metabolisme respirasi untuk mereduksi bahan organik menjadi CO2 dan air. Bila terdapat cukup banyak oksigen, proses ini berlangsung cepat. Tidak timbul bau dan senyawa organik direduksi menjadi bentuk dasarnya

- Pada kondisi anaerob: bakteri memecah senyawa organik kompleks menjadi asam organik sederhana, kemudian difermentasi menjadi metana dan CO2

Tahap I pemecahan limbah ternak Ditandai dengan kehilangan oksigen yang cepat Urea, ammonia dan produk dekomposisi sebagian di oksidasi (oksigen yang tersedia dikonsumsi dengan cepat) dan mengakibatkan limbah jadi anaerob

Tahap II - Protein dipecah menjadi urea dan ammonia, merkaptan, H2S, asam alifatik dan aromatik, amina dan amida,; lemak dipecah menjadi asam lamak, air, CO2m hidrogen, metana dan senyawa lain; karbohidrat dipecah jadi hidrokarbon lalu jadi alkohol, aldehid, kemudian jadi asam-asam, CO2. Hidrogen, metana dan lain-lain

Tahap III Oksidasi atau nitrifikasi produk dekomposisi yang dihasilkan dari tahap putrefaksi menjadi nitrat dan nitrit, yang bersifat stabil dan tidak stabil.

KARBOHIDRAT Semua senyawa karbon, hidrogen dan oksigen dimana nisbah H : O = 2 : 1 3 klasifikasi - monosakarida : glukosa (cepat dioksidasi oleh bakteri aerob dan cepat difermentasi dalam kondisi anaerob, keduanya menghasilkan asam - disakarida - polisakarida

Dua polisakarida yang penting dalam pengelolaan llimbah adalah pati dan selulosa (Tugas : struktur kimia pati dan selulosa apa perbedaannya) Keduanya dihidrolisis menjadi glukosa lalu direduksi oleh aktivitas bakteri menjadi alkohol, aldehid dan keton, asam organik, dan akhirnya menjadi CO2, metana dan air

PROTEIN Struktur kompleks yang mengandung C, H, O dan N, sebagian kecil mengandung P dan S Protein terdiri atas gabungan α-asam amino. Asam amino memiliki ikatan amino (-NH2) yang terikat pada α-karbon atom dan radikal asam (-COOH)

Hidrolisis protein Protein proteosepeptonpolipeptida dipeptida asam amino - Di dalam sel terjadi deaminasi menghasilkan asam lemak dan asam organik lainnya (bergantung pada kondisi : aerob atau anaerob) - Aerob : dihasilkan asam jenuh yang hanya kekurangan satu atom C atau asam hidroksi dalam jumlah atom yang sama. Hal ini dilanjutkan dengan reduksi untuk membentuk asam jenuh atau tidak jenuh.

Deaminasi aerobik O2 R-COOH + CO2 + NH3 NH2 Asam Bakteri R C COOH Enzim H OH H2O R-C-COOH + NH3 H Asam hidroksi

Deaminasi anaerobik H2 R-CH2-CH2-COOH + NH3 NH2 Asam jenuh Bakteri Enzim H R-CH=CH-COOH + NH3 Asam tidak jenuh

LEMAK Terdiri atas C, H, O dan ester dari trihidroksi alkohol gliserol Bakteri menggunakan lemak sebagai sumber makanan yaitu dengan menghidrolisisnya menjadi asam lemak dan alkohol Asam lemak tersebut (bersama-sama dengan hasil deaminasi asam amino) mengalami penguraian selanjutnya mengikuti teori Knoop’s beta-oksidasi, dimana asam asetat di bentuk dari asam lemak asalnya. Asam asetat kemudian dioksidasi jadi CO2 dan metana

Protein KH Lemak Intermediet Hasil akhir

Glikolisis glukosa H Pirufik dekarboksilase Glikolisis CO2 + C=O Asam pirufat Tiamin-PO4 CH3 Asetadehid + Etanol + DPN+ DPNH Asetal dehidroksilase + -2H H+ +HOH Aldehid Hidrat Asam -2H -2H Alkohol Hidrokarbon tidak jenuh Glikolisis glukosa Hidrokarbon jenuh

Bila awalnya etana, dihasilkan asam asetat (intermediat dr seluruh metabolisme biologis) Bila awalnya memiliki 3 atau lebih atom karbom, hasil yang diperoleh akan dimetabolisme lebih lanjut Intermediat lain : - ester (reaksi asam dan alkohol), - amida (dari asam organik dan amonia), - amin (derivat derivat sulfur dari ammonia : R-NH2). Biasa ditemukan di industri beef dan ikan. Kalau ternak diberimakan tepung ikan, maka dalam limbahnya terdapat amina. Bisa juga karena dekarboksilasi asam amino (Tugas : reaksi dekarboksilasi asam amino menjadi amin)

- derivat sulfur (teradapat dalam asam amino. cystein dan methionine - derivat sulfur (teradapat dalam asam amino cystein dan methionine. Keduanya dedegradasi melalui satu atau dua reaksi : a). apakah reaksi yang menghasilkan piruvat + H2S + amonia b). melalui reduksi menjadi cysteic acid dan kemudian mengalami dekarboksilasi dan deaminasi menghasilkan merkaptan (Tugas : reaksi Piruvat jadi merkaptan)

- pada kondisi anaerob , ion sulfat direduksi - pada kondisi anaerob , ion sulfat direduksi jadi ion sulfida sehingga dalam keseimbangan dengan ion hidrogen membentuk H2S. Bakteri SO4= Bahan organik S= + H2O + CO2 + anaerob S= 2H+ H2S +