Bakteri nitrifikasi merupakan sekelompok bakteri yang mampu menyusun senyawa nitrat dari senyawa amonia, pada umumnya akan berlangsung secara aerob di dalam tanah. Kelompok bakteri tersebut bersifat kemolitotrof sebabkan menggunakan senyawa nitrogen inorganik sebagai dalam siklus hidupnya. Metabolisme senyawa nitrogen tersebut memerlukan senyawa karbon dioksida sebagai sumber karbonnya yang diikat dalam siklus Calvin. Pada umumnya bakteri nitrifikasi bersifat nonmotil (tidak dapat bergerak), sehingga cenderung dapat melekat pada permukaan benda yang ada di sekelilingnya. Bakteri nitrifikasi berkembang biak dengan cara membelah diri, namun tidak dapat membentuk spora. Proses nitrifikasi sendiri berlangsung dalam dua tahapan besar yang masing-masing diperankan oleh kelompok organisme yang berbeda, berikut adalah kelompok organisme tersebut;
Nitritasi: oksidasi amonia menjadi nitrit oleh bakteri nitrit. Proses ini dilakukan oleh kelompok bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus.
Reaksi nitritasi.
Nitratasi: oksidasi senyawa nitrit menjadi nitrat oleh bakteri nitrat. Proses ini dilakukan oleh kelompok bakteri Nitrobacter.
Reaksi nitratasi.
Kelompok bakteri ini banyak ditemukan di tanah dan di lingkungan perairan, terutama bila terdapat banyak tersedia senyawa amonia. Dalam bidang pertanian, nitrifikasi sangat menguntungkan karena menghasilkan senyawa yang diperlukan oleh tanaman yaitu nitrat.
Aerob
Istilah aerobik yang digunakan dalam proses penanganan secara biologis berarti proses di mana terdapat oksigen terlarut (memerlukan oksigen). Oksidasi bahan organik menggunakan molekul oksigen sebagai aseptor elektron terakhir adalah proses utama yang menghasilkan energi kimia untuk mikroorganisme. Mikroba yang menggunakan oksigen sebagai aseptor elektron terakhir adalah mikroorganisme aerobik, sedangkan sebaliknya disebut anaerobik.
Anaerobik
Anaerobik adalah kata teknis yang secara harfiah berarti "tanpa udara" (di mana "udara" biasanya diartikan dengan oksigen). Kata yang berlawanan dengannya adalah aerobik. Dalam pengolahan limbah, tidak adanya oksigen bebas dinamakan sebagai 'anoxic'; sedangkan anaerobik digunakan untuk mengindikasikan tidak adanya akseptor elektron (nitrat, sulfat atau oksigen).
Anaerobik juga dapat merujuk pada aktivitas anaerobik, pemecahan bahan-bahan organis oleh bakteri dalam keadaan tanpa oksigen.
Latihan anaerobik merupakan salah satu bentuk latihan olahraga.
Anaerobik glikolisis, perubahan dari gula menjadi alkohol dengan menggunakan ragi yang disebut dengan Fermentasi.
Organisme anaerobik pada setiap organisme pada dasarnya tidak membutuhkan oksigen untuk tumbuh.
Respirasi anaerobik yaitu oksidasi molekul tanpa oksigen.
Oksidasi ammonium anaerobik, anammox disebut juga dengan proses mikrobial yang manggabungkan ammonium dan nitrit.
Penjelasannya amonia
Amonia adalah senyawa kimia dengan rumus NH3. Biasanya senyawa ini didapati berupa gas dengan bau tajam yang khas (disebut bau amonia). Walaupun amonia memiliki peranan penting bagi keberadaan nutrisi di bumi, amonia sendiri adalah senyawa kaustik dan dapat merusak kesehatan.
Kegunaan Amonia
Zat Amonia biasa digunakan sebagai obat obatan, bahan campuran pupuk urea (CO(NH2)2) dan ZA (Zwvelamonia) ((NH4) 2SO4), bahan pembuatan amonium klorida(NH4Cl) pada baterai, asam nitrat (HNO3), zat pendingin, membuat hidrazin (N2H4) sebagai bahan bakar roket, bahan dasar pembuatan bahan peledak, pembuatan kertas pelastik, pembuatan detergen dan jika dilarutkan kedalam air maka zat tersebut akan dapat menjadi pembersih alat perkakas rumah tangga.
Ekologi mikroba memiliki peranan besar dan dapat membantu memperbaiki menurunnya kualitas lingkungan.
Bagian dari mikrobiologi yang mempelajari tentang peranan mikroorganisme di dalam lingkungan adalah mikrobiologi lingkungan. Lingkungan yang dimaksud terdiri dari air, udara dan tanah.
Mikrobiologi air adalah mikrobiologi yang mempelajari kehidupan dan peranan mikroorganisme di dalam lingkungan air. Peranan mikroba dalam air dapat dipakai dalam bidang kesehatan, bidang pertanian, bidang peternakan, bidang industri, bidang pengairan, bidang pengolahan air. Mikrobiologi tanah adalah bagian disiplin mikrobiologi yang mempelajari tentang kehidupan, aktivitas dan peranan mikroorganisme di dalam tanah.
Perananan mikroba dalam lingkungan hidup pada saat ini adalah sebagai jasad yang secara langsung atau secara tidak langsung mempengaruhi lingkungan dan juga baik jasad yang secara langsung maupun secara tidak langsung dipengaruhi oleh lingkungan.
NITROBACTER
Unsur nitrogen di alam terdapat dalam bentuk gas, sedangkan di tanah jumlahnya sangat sedikit, namun sangat dibutuhkan oleh tumbuhan dalam jumlah banyak. Nitrogen bersenyawa membentuk urea, protein, asam nukleat atau sebagai senyawa anorganik seperti amoniak, nitrit dan nitrat.
Meskipun kebutuhan nitrogen (N2) sangat penting, namun hanya sedikit organisme yang dapat mengikat N2 dari udara, yaitu dari jenis bakteri dan gangang bersel satu yang bersimbiosis dengan tumbuhan tingkat tinggi melalui Fiksasi Nitrogen. Sedangkan tumbuhan lainnya memperoleh senyawa nitrogen melalui suplai N2 atau daur nitrogen. N2 diserap oleh tumbuhan dalam bentuk nitrat melalui proses Nitrifikasi yang dibantu oleh bakteri Nitrosomonas, Nitrococus dan Nitrobacter.
Bakteri yang mengoksidasi ammonia menjadi nitrit kemudian menjadi nitrat disebut bakteri nitrifikasi. Sedangkan bakteri denitrifikasi adalah bakteri yang mampu mengubah nitrit menjadi gas nitrogen dan kemudian gas tersebut akan kembali ke atmosfer untuk kembali didaur.
Nitrobacter merupakan bakteri nitrifikasi pengubah nitrit menjadi nitrat. Berikut adalah klasifikasi ilmiahnya;
Klasifikasi ilmiah
Kerajaan : Bakteri
Filum : Bakteri
Kelas : Alpha Bakteri
Order : Rhizobiales
Keluarga : Bradyrhizobiaceae
Genus : Nitrobacter
Winogradsky 1.892
Jenis:
N. alkalicus
N. hamburgensis
N. vulgaris
N. winogradskyi
Nitrobacter adalah genus bakteri sebagian besar berbentuk batang, gram negatif, dan chemoautotrophic
Nitrobacter termasuk famili Nitrobacteraceae. Spesies nitrobacter meliputi Nitrobacter winogradskyi, Nitrobacter hamburgensis, Nitrobacter vulgaris, Nitrobacter alkalicus.
Selain itu nitrobacter juga merupakan sub-kelas dari Proteobacteria.Tidak seperti pada tumbuhan, ketika transfer elektron pada fotosintesis menyediakan energi untuk fiksasi karbon, Nitrobakter menggunakan energi dari oksidasi ion nitrit ( NO2¯ ) menjadi ion nitrat ( NO3¯ ) untuk memenuhi kebutuhan karbonnya.
Nitrobacter memiliki pH optimum antara 7,3 dan 7,5 dan akan mati pada suhu 120°F (49°C) atau di bawah 32°F (0°C). Menurut Grundman, Nitrobacter tumbuh optimal pada suhu 38°C dan pH 7,9. Namun Holt mengatakan bahwa Nitrobacter tumbuh optimal pada suhu 28°C dan ph antara 5,8-8,5 dan memiliki pH optimal antara 7,6-7,8 (Grundman et. al. 2000, Holt, 1993).
Nitrobakter termasuk bakteri aerob, pada umumnya berbentuk batang, seperti pir atau pleomorfhic dan berkembang biak dengan budding.
Nitrosomonas menguraikan ammonia menjadi Nitrit dan merupakan senyawa beracun bagi koi. Nitrit menjadi makanan bakteri Nitrobacter dan menghasilkan senyawa Nitrat. Melihat keterkaitannya, lumrah bila kita menemukan kedua bakteri itu bersama dalam kolam. Walaupun berbahaya, koi masih mampu bertahan dengan kadar Nitrit dua kali kadar ammonia dan inilah yang dimaksud siklus nitrogen yang lazim disebut proses nitrifikasi. Koi melakukan respirasi dan bersekresi membuang kotoran yang mengandung ammonia. Begitu juga sisa pakan, kotoran di dasar kolam atau koi mati yang lama tidak diangkat. Semuanya memberikan kontribusi terhadap peningkatan kadar ammonia dalam kolam. Ammonia diuraikan nitrosomonas menjadi nitrit. Siklus berikutnya adalah nitrobacter yang mengkonversi nitrit menjadi nitrat. Pada bagian akhir nitrat diserap tumbuhan air atau menguap setelah melalui proses oksidasi dipermukaan air.
Karakteristik Nitrosomonas dan nitrobacter
Nitrosomonas dan nitrobacter adalah terminologi bakteri Lithotrophic. Mereka membutuhkan oksigen dan makanan untuk hidup dan membangun koloni dimedia dengan permukaan yang keras dan bersih. Kedua jenis bakteri tersebut termasuk lama dalam replikasi dibanding bakteri lain yang ada. Pada kolam air tawar, bakteri membutuhkan waktu setiap 8 jam untuk bereplika, sedangkan untuk air laut membutuhkan waktu lebih lama hingga 24 jam.
Proses pengolahan air limbah secara biologis aerobic adalah dengan memanfaatkan aktifitas mikroba aerob, untuk menguraikan zat organik yang terdapat dalam air limbah untuk menjadi zat norganik yang stabil dan tidak memberikan dampak pencemaran terhadap lingkungan.
Mikroba aerob ini sebenarnya sudah terdapat di alam dalam jumlah yang tidak terbatas dan selalu dapat diperoleh dengan sangat mudah. Dalam kapasitas yang terbatas alam sendiri sudah mampu menetralisir zat organik yang ada dalam air limbah. Sementara itu kemampuan air dalam menyerap oksigen di udara sangat terbatas, walaupun keberadaan oksigen di udara tidak terbatas. Pemenuhan oksigen dapat dibantu dengan peralatan mekanis (aerator), aliran udara bertekanan atau pertumbuhan mikrobia itu sendiri (algae).
Pengolahan Limbah dengan Bakteri aerob;
Bakteri aerob dapat memecah gula menjadi air, karbondioksida (CO2) dan energi. Oleh karena itu, saat ini, bakteri aerob banyak dimanfaatkan untuk pengolahan limbah-limbah cair yang dihasilkan dari pabrik-pabrik. Dalam pengolahan limbah ini, berikut adalah beberapa karateristik bakteri aerob;
1. Bakteri aerob memerlukan suhu yang tinggi agar dapat bekerja maksimal. Bakteri aerob juga memerlukan temperatur lebih tinggi dari sebelumnya, jika ingin sampai pada reaksi yang diinginkan.
2. Bakteri ini akan efektif bekerja pada kisaran pH 6,5 sampai dengan pH 8,5.
Pada reaktor aerob, hal tesebut dikenal dengan istilah Completely Mixed Activated Sludge (CMAS). Pada proses tersebut, terjadi netralisasi asam dan basa sehingga tidak diperlukan lagi tambahan bahan kimia selama BOD-nya kurang dari 25mg/liter limbah.
3. Memiliki kebutuhan energi yang tinggi untuk prosesnya dengan tingkat pengolahan 60-90 %.
4. Produksi lumpur yang akan dihasilkan untuk pengolahannya tinggi. Begitupun, stabilitas proses terhadap racun dari limbah dan perubahan bebannya dari sedang sampai tinggi.
5. Bakteri aerob memerlukan nutrien yang tinggi untuk beberapa limbah industri.
6. Tidak ada bau yang dihasilkan dari pengolahan limbahnya.
Cara mendapatkan bakteri nitrifikasi/nitrobaker;
Cara termudah untuk mendapatkan bakteri tersebut dapat menggali lapisan tanah dibawah kandang ayam antara 5-10 cm dari permukaan tanah.
Ciri-ciri tanah tersebut tidak bersifat lembab dan berbau busuk. Kemudian ambil tanahnya kira-kira 10-15 sendok makan.
Media pembuatan;
- Siapkan wadah yang tidak tembus cahaya dan dapat ditutup rapat.
- 50ml molases /tetes tebu, atau gula pasir 5 sendok makan.
- Urin kelinci atau sapi, atau bisa juga dengan 1 sendok makan urea.
- Air bersih 1 liter.
Cara membuat;
1. Masukkan semua bahan-bahan tersebut ke dalam wadah, lalu aduk sampai tercampur merata.
2. Masukkan tanah yang sudah diambil dari bawah kandang ayam tadi kedalam wadah.
3. Tutup rapat,dan diamkan selama 7-10 hari.
Ciri-ciri berhasilnya pembuatan nitrobakter;
1. Tidak berbau busuk dan aromanya bebau apek serta akan terasa pedih bila dihirup terlalu tajam (pesing/seperti bau pupuk urea).
2. Jika ingin pembuktian lebih untuk menguji bakteri nitrobacter benar-benar bekerja, maka dapat menggunakan udang mati atau bisa juga menggunakan potongan daging, kemudian masukkan kedalam gelas dan beri sedikit tetesan air agar lembab, lalu diamkan dalam keadaan terbuka sampai menimbulkan bau busuk, kemudian teteskan cairan yang sudah dibuat tadi sebanyak 10 ml + 50 ml air. Jika dalam waktu 24 jam bau busuk hilang, berarti nitrobacter benar-benar dapat bekerja atau dalam waktu 4 jam saja bau busuknya sudah hilang, maka cairan tersebut didominasi dengan bakteri nitrobakter dan tingkat keberhasilannya sangat baik.
Namun bila yang diinginkan adalah isolat murni, maka semua itu harus benar-benar membutuhkan uji Laboratorium.
Demikian sedikit informasi mengenai cara mendapatkan bakteri nitrifikasi.
Semoga bermanfaat dan sukses.
