• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
Alifatik aromatik
 

Alifatik aromatik

on

  • 1,702 views

 

Statistics

Views

Total Views
1,702
Views on SlideShare
1,702
Embed Views
0

Actions

Likes
1
Downloads
26
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft PowerPoint

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment
  • Dechloromonas - anaerobic degrader of benzene. Uses perchlorate to break benezne into CO2 given NO3 is available. Benzene is a solvent in many chemical manufacturing processes, such as production of paints and waxes. Also in vehicle exhaust fumes.
  • DDT (1,1,1-trichloro-2,2-bis(4-chlorophenyl)ethane - hydrophobic) PCPs shown to cause reproductive toxicity, birth defects, behavior changes in animals
  • **water insoluble, chemically stable, highly persistant, geochemical half-life of several years; highly chlorinated PCBs rate of PCB biodegradatiaon decreases with increasing number of Cl - atoms in the molecule PCBs containing 2 Cl atoms in the ortho-position of a single ring or on different rings of the biphyenyl molecule confer resistance to biodegradation, with the exception of 2,4,6-trichlorobiphenyl a single ring saturated with Cl atoms is degraded faster than PCBs containing the same total number of Cl atoms on both rings PCBs containing chlorides at 2 and 3 positions, such as 2, 2', 3, 3'-tetrachlobiphenyl, 2, 2', 3, 5'-tetrachlorobiphenyl, and 2, 2', 3', 4, 5-pentachlorobiphenyl, are susceptible to microbial attack initial oxygenation followed by ring-cleavage of the biphenyl molecules occurs with a non-chlorinated or less chlorinated ring ring cleavages accelerate through the unsubstituted ring
  • Reductive chlorination: this step lowers the toxicity and lipophilicity of higher-chlorinated PCBS, making them more water-soluble, and renders them susceptible to aerobic breakdown (works only for PCBs with 5 or fewer Cl). The ultimate dechlorinated product, biphenyl, is realtively non-toxic and can be completely metabolized by many types of bacteria. Dehalogenase preferentially removes meta- and para-chlorines from higher-chlorinated congeners, thus lowering the amount of coplanar (dioxin-like) congeners). Most anaerobic dehalogenating bacteria leave monochlorobiphenyls, chlorophenol, or chlorobenzoic acid as end products. Aerobic (biphenyl dioxygenase-mediated) PCB breakdown leaves chlorobenzoates as end products. Reductive dehalogenation of these is veyr important for complete PCB catabolism and C cycling into bacterial metabolic pathways. (Pseudomonas sp.)
  • Aerobic PCB degradation: (uses either molecular oxygen or perioxide radical (OOH) species such as hydrogen perioxide) complete degradation of PCB to single ring acids and alcohols such as catechol, salicylic acid, and benzoic acid summarized by Wittich (1998). Certain intermediates may be as toxic or more toxic than parent compounds. Strains: Burkholderia cepacia strain LB400 , Pseudomonas pseudoalacalignes KF707

Alifatik aromatik Alifatik aromatik Presentation Transcript

  • BIODEGRADASISENYAWA HIDROKARBON Irfan D. Prijambada Lab. Mikrobiologi Tanah dan Lingkungan Fakultas Pertanian UNIVERSITAS GADJAH MADA
  • SENYAWA ORGANIK Senyawa bukan siklik (hidrokarbon alifatik)  Senyawa siklik - hidrokarbon alisiklik - hidrokarbon aromatik Senyawa heterosiklik
  • KLASIFIKASI SENYAWA HIDROKARBON (1) Hidrokarbon  hidrokarbon alifatik, jenuh dan tak jenuh  hidrokarbon alisiklik  hidrokarbon aromatik  hidrokarbon polisiklik aromatic (PAHs) Senyawa terhalogenasi  senyawa alifatik terhalogenasi  senyawa aromatik terhalogenasi  eter terhalogenasi  senyawa terhalogenasi lainnya
  • KLASIFIKASI SENYAWA HIDROKARBON (2)3 Asam dan Ester - asam-asam karboksilat - ester dari asam-asam karboksilat3 Senyawa-senyawa lain yang mengandung Oxygen - keton - aldehida - eter - alkohol3 Senyawa-senyawa lain
  • CONTOH STRUKTUR SENYAWA ORGANIK Hidrokarbon Hidrokarbon aromatik polisiklik aromatik Alkana Cincin benzenoid tipe bifenil OrganohalidaSenyawa nitro
  • KECEPATAN DEGRADASI SENYAWA ORGANIK Kondisi Senyawa Aerobic AnaerobicAcetone 1 1BTEX 1 2 to 4PAH’s 1 3 to 41. Cepat terdegradasi 2. Agak lambat terdegradasi3. Lambat terdegradasi 4. Tidak terdegradasi
  • HIDROKARBON ALIFATIK
  • DEGRADASI HIDROKARBON ALIFATIK (JENUH MAUPUN TAK JENUH) DAN ALISIKLIK (1) Senyawa alisiklik diubah menjadi senyawa alifatik Senyawa alifatik dioksidasi secara terminal maupun subterminal Oksidasi secara terminal menghasilkan alkohol primer (1-alkohol) Oksidasi secara subterminal menghasilkan alkohol sekunder (2-alkohol)
  • DEGRADASI HIDROKARBON ALIFATIK (JENUH MAUPUN TAK JENUH) DAN ALISIKLIK (2) Oksidasi selanjutnya mengubah alkohol primer menjadi asam alkanoat (asam lemak) Asam alkanoat didegradasi melalui oksidasi β seperti halnya asam lemak
  • OKSIDASIβ (BETA)
  • BTEX Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene Hidrokarbon monoaromatik volatil Sering ditemukan bersama-sama dalam minyak bumi Penyebab utama pencemaran lingkungan
  • OKSIDASI BTEX
  • MIKROBIOLOGI DEGRADASI BTEX SECARA AEROBIK• Genera utama: Pseudomonas, Burkhoderia, dan Xanthomonas• Pseudomonas: kemoorganotrof, aerobik, bakteri berbentuk batang• Diisolasi dari lingkungan tercmar• Beberapa bersifat patogen• 1968: Telah diisolasi beberapa galur Pseudomonas putida yang • Tumbuh di etilbenzena, benzena, dan toluena • Memiliki enzim toluena dioksigenase!
  • TOLUENE DIOXYGENASE Mengkatalisis lebih dari 108 macam reaksi, termasuk1. Senyawa aromatik monosiklik 2. Senyawa polisiklik aromatik3. Senyawa aromatik terhubung 4. Senyawa lainnya (bifenil)
  • MIKROBIOLOGI DEGRADASI BTEX SECARA ANAEROBIK• Mikroorganisme yang mampu mendegradasi BTEX secara anaerobik• Pendenitrifikasi, misalnya Thauera aromatica• Pereduksi besi• Pereduksi sulfat, misalnya Desulfovibrio, Desulfobacter• Penghasil metana• Biasanya memerlukan kerjasama beberapa jenis mikroorganisme
  • DEGRADASI BTEX SECARA ANAEROBIK
  • MINYAK BUMI DAN HIDROKARBON POLISIKLIK AROMATIK LAINNYA Karsinogen, mutagen Proses degradasi lambat karena  Sifatnya hidrofobik, atau kelarutannya dalam air rendah  Terjerap kuat pada partikel tanah
  • PEMECAHANHIDROKARBON POLISIKLIK AROMATIK SECARA BERTAHAP MELALUI OXIDASI
  • MIKROBIOLOGI DEGRADASIHIDROKARBON POLISIKLIK AROMATIK Bakteri  Jamur  Pseudomonas  Phanerochaete  Achromobacter  Cunninghamella  Arthrobacter  Penicillium  Mycobacterium  Candida  Flavobacterium  Sporobolomyces  Corneybacterium  Cladosporium  Aeromonas  Anthrobacter  Rhodoccus  Acinetobacter
  • TIDAK SATUPUN MIKROORGANISME MAMPU MENGATASI SEMUA Fenantrena  Arthrobacter polychromogens, Mycobacterium sp., Phanerochaete chrysosporium dan Bacillus sp. Naftalena  Bacillus sp., dan Phanerochaete chrysosporium Fluorantena dan pirena yang telah terdegradasi secara parsial  Mycobacterium sp.
  • PEMECAHAN BERTAHAP HIDROKARBON POLISIKLIK AROMATIK Oksidasi parsial oleh jamur busuk putih (white rot fungi), mengubah hidrokarbon polisiklik aromatik menjadi lebih larut air dan tersedia bagi jasad hidup, bakteri kemudian melanjutkan proses degradasinya
  • JAMUR BUSUK PUTIH (White Rot fungi, Basidiomycota) Merasmiellus troyanus, Pleurotus spp., Phanerochaete spp., Trametes versicolor Memiliki sistem ligninolitik Pembusukan dipercepat oleh  adanya media tumbuh padat, misalnya seresah, yang berfungsi sebagai sumber karbon  Penambahan surfaktan (Tween 80)  Akan tetapi memunculkan masalah pembuangan limbahnya
  • STUDI KASUS: Phanerochaete chrysosporium Mampu mendegradasi berbagai senyawa hidrofobik pencemar tanah yang persisten Kemampuan degradasi yang luas ditemukan di tahun 1980an Bukan mikroorganisme tanah sehingga tidak dikhawatirkan akan merajai lingkungan tanah Membutuhkan tambahan sumber C, misalnya tongkol jagung, gambut, cacahan kayu atau jerami  Nisbah C:N=80:1 (jerami) hingg 350:1 (cacahan kayu)  Peningkatan nisbah C:N di tanah kaya N mengubah lingkungan yang menguntungkan bagi P. chryososporium
  • OKSIDASI DAN PELARUTANHIDROKARBON POLISIKLIK AROMATIK OLEH Phanerochaete chrysosporium : Peroksidase: lignin peroksidase (LiP), manganese- dependent peroksidase (MnP) and laccase (L) Reaksi keseluruhan: oksidasi hidrokarbon polisiklik aromatik oleh peroksidase menjadi quinon; dan dilanjutkan menjadi CO2 Hasil metabolisme seperti quinon 1000- to 100,000 x lebih larut daripada senyawa asalnya  Antrasena dioksidasi menjadi 9,10-antraquinon kemudian menjadi asam ftalat  Fenantrena dioksidasi menjadi 9,10-fenantrena quinon kemudian menjadi asam 11-bifenil-2,2-dikarboksilat (asam bifenit)  Pirena dan benzo[α]pirena dioksidasi secara parsial menjadi beberapa jenis isomer quinon
  • Dix and Webster, 1995
  • Dix and Webster, 1995
  • Dix and Webster, 1995
  • PERANAN JAMUR DALAM BIOREMEDIASI Senyawa terklorinasi atau termetilasi dapat didegradasi oleh jamur – terutama jamur pendegradasio lignin  Dapat mendegradasi senyawa rekalsitran  Mekanisme  demetilasi dan/atau reduktif deklorinasi  pemecahan cincin aromatic  CO dan/atau CH dan CO sebagai hasil 2 4 2 oksidasi akhir
  • JAMUR BUKAN PEMBUSUK PUTIH Deuteromycota  Aspergillus niger, Penicillium glabrum, P. janthinellum, zygomycete, Cunninghamella elegans Basidiomycete  Crinipellis stipitaria
  • MEKANISME DEGRADASI HIDROKARBON POLISIKLIK AROMATIK PADA JAMUR BUKAN PEMBUSUK PUTIH Sistem enzim monooksigenase Sitokrom P-450 pada jamur bukan pembusuk putih memiliki kemiripan dengan sistem yang dimiliki mamalia  langkah 1. pembentukan monofenol, difenol, dihidrodiol dan quinon  langkah 2. terbentuk gugus tambahan yang larut air (misalnya sulfat, glukuronida, ksilosida, glukosida). Senyawa ini merupakan hasil detoksikasi pada jamur dan mamalia.
  • CONTOH DEGRADASI HIDROKARBON POLISIKLIK AROMATIK OLEH JAMUR BUKAN PEMBUSUK PUTIH bahan peledak pirena  Crinipellis stipitaria 2,4,6-trinitrotoluena (TNT)  Galur basidiomycetes pembusuk kayu dan seresah, misalnya Clitocybula dusenii, Stropharia rugosa-annulata, Phanerochaete chrysosporium Gliseril trinitrat (nitrogliserin-1,2,3-propanatriol trinitrat) – bahan mesiu  Penicillum corylophilum
  • STRUKTUR KIMIA PESTISIDA AROMATIKTERKLORINASI
  • KECEPATAN DEGRADASI SENYAWA ORGANIK TERKLORINASI Kondisi Senyawa Aerobik AnaerobikPCB sangattersubstitusi 4 2Kurang tersubstitusi 2 4Etena terklorinasiPCE 4 1-2TCE 3 1-2DCEs 3 2-3Vinil klorida 1-2 3-41. Highly biodegradable 2. Moderately biodegradable3. Slow biodegradation 4. Not biodegraded
  • DEKLORINASI DAN DEMETILASIDECAMBA SECARA REDUKTIF
  • 2,4-D DAN 2,4,5-T (2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid) Dapat didegradasi oleh jamur pendegradasi lignin Diachromitus squalens
  • PENTACHLOROPHENOL (PCP) Herbisida yang digunakan sejak 1920an Lebih meracun dibandingkan DDT Dapat didegradasi oleh Lentinus edodes (shiitake mushroom)
  • ATRAZIN (2-chloro-4-ethylamino-6- sopropyldiamino-1,3,5-triazine) Herbisida yang sering digunakan Sering mencemari air tanah Dapat didegradsi oleh Pleurotus pulmonarius
  • SENYAWA BI DAN DIFENIL
  • PENGARUH SUBSTITUSI TERHADAP SENYAWA BIFENIL
  • DEGRADASI DDT PADA KONDISI AEROB DAN ANAEROB
  • BIFENIL TERPOLIKLORINASI(POLYCHORINATED BIPHENYLS, PCBS) Cairan hidraulik, pembunuh api, pemlastik, pelarut organik, busa karet, serat gelas, senyawa penahan air, bahan penahan suara Diakumulasi di jaringan adipose  Mengakibatkan iritasi, gangguan reproduksi dan cacat lahir, dan merusak jaringan ginjal, syaraf, dan sistem imun Sangat stabil
  • DEGRADASI PCB Pemanasan (1200oC)  Hasil degradasi (dioxin) lebih berbahaya daripada PCB Tahan transformasi biologis  kecepatan biodegradasi menurun dengan bertambahnya jumlah atom Cl-  karbazol dan katekol dioksigenase  Monooksigenase sitokrom P450 tertentu  Enzim yang diproduksi oleh jamur pendegradasi lignin: laccase dan peroksidase lainnya Pendegradasi PCB: Phanerochaete chrysosporium, Nocardia, Pseudomonas, Alcaligenes, Acinetobacter.
  • PROSES DEGRADASI PCB:1. DEHALOGENASI OLEH BAKTERI ANAEROBIK: DEKLORINASI REDUKTIF  Penggantian Cl oleh H  Hasil akhir bifenil  Dapat dimetabolisme oleh berbagai spesies bakteri  Pelarutan dipacu oleh produksi biosurfaktant sebelum proses deklorinasi  Hasil akhir: degradasi PCBs menjadi CBAs
  • PROSES DEGRADASI PCB: 2. DEGRADASI OKSIDATIF SENYAWA YANG KURANG BERHALOGEN Aerobik: molekul oksigen atau radikal perioksida (OOH) seperti hidrogen perioksida) hingga degradasi menyeluruh dari PCB  Hasil: asam dan alkohol berstruktur cincin tunggal seperti katekol, asam salisilat, dan asam benzoat  Beberapa hasil antara dapat lebih toksik daripada senyawa asalnya Galur: Burkholderia cepacia LB400 , Pseudomonas pseudoalacalignes KF707  lanjutan deklorinasi, pemutusan struktur cincin C, dan mineralisasi lanjut hingga sangat menurunkan toksisitas Hasil akhir: mineralisasi CBAs menjadi CO2
  • BENZO[a] PIRENE, BENZ[a]ANTRASENA, BENZO[b]FLUORANTENA DAN KRISENA Membutuhkan sumber karbon tambahan, co- metabolism
  • Terima Kasih