Teks tersebut membahas tentang bioteknologi lingkungan, termasuk pengertian, komponen, dan contoh-contoh aplikasinya seperti biogas dan biomassa. Teknologi-teknologi tersebut memanfaatkan mikroorganisme untuk meningkatkan lingkungan, seperti menghasilkan energi dari limbah atau membersihkan polusi.

1. TUGAS MANDIRI 2
“BIOTEKNOLOGI”
DISUSUN OLEH :
JESSY DAMAYANTI (1405015014)
REGULER PAGI A 2014
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS MULAWARMAN
SAMARINDA

2. Materi : 1. Pengertian Bioteknologi Lingkungan.
2. Komponen yang terdapat dalam Bioteknologi Lingkungan.
3. Lima contoh Bioteknologi Lingkungan dengan mekanismenya.
Hari/Tanggal : Senin, 10 Desember 2016
Tempat : Rumah (Jl. B. Besaung, Perum. S. Durian Blok C.10 No. 41)
Pembahasan :
A. Bioteknologi Lingkungan
Bioteknologi lingkungan adalah salah satu pemanfaatan bioteknologi
yang banyak melibatkan mikroorganisme untuk meningkatkan kualitas
lingkungan hidup manusia dan alam sekitarnya. Peningkatan kualitas
lingkungan tersebut seperti pencegahan terhadap masuknya berbagai polutan
agar lingkungan tidak terpolusi, membersihkan lingkungan yang
terkontaminasi oleh polutan, dan memberdayakan sumber daya alam yang
masih memiliki nilai tambah untuk meningkatkan kesejahteraan hidup
manusia.
Gambar 1. Lingkungan Sehat Bebas Polusi
Bioteknologi lingkungan dalam biologi merupakan kajian yang
menjanjikan mengenai analisis dampak lingkungan untuk kesejahteraan dalam
meningkatkan penjagaan lingkungan hidup dalam kehidupan modern yang
lebih baik lagi di masa industrialisasi. Salah satu perlakuan teknologi dalam

3. bioteknologi lingkungan dilakukan melalui mikrobiologi, seperti mengaktivasi
berbagai kotoran (hewan dan manusia) dan pencernaan anaerobik hewan.
Untuk masalah-masalah lingkungan hidup, seperti detoksifikasi zat-zat
kimia yang berbahaya yang sudah banyak menyatu ke dalam berbagai
tumbuhan dan hewan peliharaan, maka hadir banyak teknologi baru untuk
memecahkan masalah-masalah lingkungan tersebut.
Kajian bioteknologi lingkungan mengakar kepada prinsip-prinsip dan
aplikasi biologi, yang berkaitan dengan teknologi. Strategi dalam
mengembangkan bioteknologi lingkungan berbasis kepada konsep-konsep
dasar dan perangkat yang bersifat kuantitatif saja. Yang dimaksud dengan
prinsip-prinsip dan aplikasi biologi disini adalah memberdayakan semua proses
mikrobiologikal agar dapat dipahami, diprediksi, dan merupakan satu kesatuan
pemahaman. Setiap aplikasi bioteknologi lingkungan memiliki ciri-ciri khusus
tersendiri yang harus dipahami kita.
Ilmu-ilmu pengetahuan yang terlibat kedalam kajian bioteknologi
lingkungan beberapa di antaranya adalah dasar-dasar taksonomi makhluk
hidup, dasar-dasar mikrobiologi lingkungan, metabolisma, genetika, dan
ekologi mikrobial, stokiometri dan energetika dari reaksi-reaksi mikrobial.
Oleh karena itu, bioteknologi lingkungan merupakan ilmu aplikatif yang harus
dikembangkan untuk meningkatkan kesejahteraan kehidupan manusia.
B. Komponen yang terlibat dalam Bioteknologi Lingkungan
Keanekaragaman bakteri dan jalur metabolismenya menyebabkan bakteri
memiliki peranan yang besar bagi lingkungan. Sebagai contoh,
bakteri saprofit menguraikan tumbuhan atau hewan yang telah mati dan sisa-
sisa atau kotoran organisme. Bakteri tersebut
menguraikan protein, karbohidrat dan senyawa organik lain menjadi CO2, gas
amoniak, dan senyawa-senyawa lain yang lebih sederhana. Contoh bakteri
saprofit antara lain Proteus dan Clostridium. Tidak hanya berperan sebagai
pengurai senyawa organik, beberapa kelompok bakteri saprofit juga
merupakan patogen oportunis.

4. Kelompok bakteri lainnya berperan dalam siklus nitrogen, seperti bakteri
nitrifikasi. Bakteri nitrifikasi adalah kelompok bakteri yang mampu menyusun
senyawa nitrat dari senyawa amonia yang pada umumnya berlangsung secara
aerob di dalam tanah. Kelompok bakteri ini bersifat kemolitotrof. Beberapa
bakteri yang memiliki peran bagi bioteknologi lingkungan antara lain dari
genus Pseudomonas, Flavobacterium, Arthrobacter dan Azotobacter.
1. Genus Pseudomonas
Pseudomonas sp. merupakan bakteri hidrokarbonoklastik yang
mampu mendegradasi berbagai jenis hidrokarbon. Keberhasilan penggunaan
bakteri Pseudomonas dalam upaya bioremediasi lingkungan akibat
pencemaran hidrokarbon membutuhkan pemahaman tentang mekanisme
interaksi antara bakteri Pseudomonas sp. dengan senyawa hidrokarbon.
Gambar 2. Pseudomonas sp.
2. Genus Flavobacterium
Bakteri dalam kelompok ini tumbuh pada kondisi aerobik maupun
anaerobik. Pada kondisi aerobik, bakteri ini mengoksidasi asam amino,
sedangkan jika tidak terdapat oksigen, metabolisme menjadi bersifat
fermentatif, dan energi diproduksi dengan cara memecah gula menjadi asam
organik.
Gambar 3. Flavobacterium sp.

5. 3. Genus Arthrobacter
Spesies Arthrobacter telah sangat berguna dalam bioremediasi tanah
yang terkontaminasi dengan pestisida dan herbisida. Hal ini dimungkinkan
karena genom mereka beradaptasi, yang dapat menangani stres kondisi dan
lingkungan.
Gambar 4. Arthrobacter sp.
Arthrobacter adalah bakteri dasar tanah, tetapi telah ditemukan untuk
melakukan beberapa fungsi penting untuk menghilangkan racun bumi
dengan berbagai bahan kimia jahat. Baru-baru ini, telah ditemukan bahwa
beberapa spesies dari Arthrobacter dapat mengurangi Kromium heksavalen,
yang dapat menyebabkan iritasi yang parah pada manusia dan mereka juga
dikenal berfungsi untuk menurunkan pestisida pada pertanian
4. Genus Azotobacter
Azotobacter adalah species rizobacteri yang telah dikenal sebagai agen
biologis pemfiksasi nitrogen yang mengkonversi dinitrogen ke amonium
melalui reduksi elektron dan protonisasi gas dinitrogen. Unsur hara yang
membatasi produktivitas tanaman adalah nitrogen sehingga pupuk nitrogen
selalu ditambahkan sebagai input dalam produksi tanaman. Untuk
menghindari penurunan kesehatan tanaman akibat adanya input bahan kimia
diperlukan input biologis berupa rizobakteri.
Gambar 6. Azotobacter sp.

6. C. Lima Contoh Bioteknologi Lingkungan dan Mekanismenya
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa bioteknologi lingkungan
adalah salah satu pemanfaatan bioteknologi yang banyak melibatkan
mikroorganisme untuk meningkatkan kualitas lingkungan hidup manusia dan
alam sekitarnya. Berikut beberapa contoh penerapan bioteknologi di bidang
lingkungan:
1. Biogas
Biogas adalah gas yang mudah terbakar (flammable) yang dihasilkan
dari proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri anaerob (bakteri
yang hidup dalam kondisi kedap udara). Pada dasarnya semua jenis bahan
organik bisa di proses untuk menghasilkan biogas, namun demikian hanya
bahan organik (padat, cair) homogen seperti kotoran dan urine hewan ternak
yang cocok untuk sistem biogas sederhana. Jenis bahan organik yang
diproses sangat mempengaruhi produktivitas sistem biogas di samping
parameter-parameter lain seperti temperatur digester, pH, tekanan, dan
kelembapan udara.
Gambar 7. Pemanfaatan Biogas
Biogas merupakan teknologi pembentukan energi dengan
memanfaatkan limbah, seperti limbah pertanian, limbah peternakan, dan
limbah manusia. Selain menjadi energi alternatif, biogas juga dapat
mengurangi permasalahan lingkungan, seperti polusi udara dan tanah.

7. Energi biogas memiliki kelebihan-kelebihan dibanding energi nuklir
atau batubara, yakni tak beresiko tinggi bagi lingkungan. Selain itu biogas
tak memiliki polusi yang tinggi, limbah biogas yaitu kotoran ternak yang
telah hilang gasnya (slurry) merupakan pupuk organik yang sangat kaya
unsur-unsur yang dibutuhkan oleh tanaman.
Prinsip dasar teknologi biogas adalah proses penguraian bahan-bahan
organik oleh mikroorganisme dalam kondisi tanpa udara (anaerob) untuk
menghasilkan campuran dari beberapa gas, di antaranya metana dan
CO2. Biogas dihasilkan dengan bantuan bakteri metanogen atau
metanogenik, bakteri ini secara alami terdapat dalam limbah yang
mengandung bahan organik, seperti limbah ternak dan sampah organik.
Proses tersebut dikenal dengan istilah anaerobic digestion atau pencernaan
secara anaerob. Umumnya, biogas diproduksi menggunakan alat yang
disebut reaktor biogas (digester) yang dirancang agar kedap udara
(anaerob), sehingga proses penguraian oleh mikroorganisme dapat berjalan
secara optimal.
Gambar 8. Biogas
Biogas dapat digunakan sebagai bahan bakar, seperti halnya gas alam,
sementara campuran lumpur atau cairan biologis hasil fermentasi dapat
digunakan sebagai pupuk organik untuk tumbuhan. Biogas hanya dapat
terbakar apabila kandungan metana di dalamnya mencapai 45% atau lebih.

8. Gas methana (CH4) yang merupakan komponen utama biogas
merupakan bahan bakar yang berguna karena mempunyai nilai kalor yang
cukup tinggi, yaitu sekitar 4800 sampai 6700 kkal/m³. Karena nilai kalor
yang cukup tinggi itulah biogas dapat dipergunakan untuk keperluan
penerangan, memasak, menggerakkan mesin dan sebagainya. Sistem
produksi biogas juga mempunyai beberapa keuntungan seperti :
a. Produksi daya dan panas
b. Mengurangi pengaruh gas rumah kaca
c. Mengurangi polusi bau tidak sedap
d. Sebagai pupuk
Pembentukan biogas yang dilakukan oleh mikroba pada situasi
anaerob, meliputi tiga tahap, yaitu tahap hidrolisis, tahap pengasaman dan
tahap metanogenik. Pada tahap hidrolisis terjadi pelarutan bahan-bahan
organik mudah larut dan pencernaan bahan organik yang komplek menjadi
sederhana, perubahan struktur bentuk primer menjadi bentuk monomer.
Pada tahap pengasaman komponen monomer (gula sederhana) yang
terbentuk pada tahap hidrolisis akan menjadi bahan makanan bagi bakteri
pembentuk asam. Produk akhir dari gula-gula sederhana pada tahap ini akan
dihasilkan asam asetat, propionat, format, laktat, alkohol dan sedikit butirat,
gas karbondioksida, hidrogen dan amoniak. Pada tahap metanogenik adalah
proses pembentukan gas metan. Proses tersebut dapat dilihat pada gambar di
bawah.
Gambar 9. Tahap Pembentukan Biogas

9. a. Hidrolisis dan Asidifikasi
Mula-mula, bakteri fermentatif akan menghidrolisis substrat
polimer seperti polisakarida, protein dan lemak menjadi monomer-
monomer gula, asam amino dan peptida.
b. Asidogenesis
Pada tahap ini, hasil hidrolisis dari tahap sebelumnya akan
difermentasikan menjadi asam lemak volatil (asam asetat, asam butirat
dan propionat) dan asam lemak rantai panjang, CO2, format, H2, NH4+,
HS–, alkohol.
c. Asetogenesis
Bakteri sintropik atau bakteri asetogenik pereduksi proton,
menguraikan propionat, asam lemak rantai panjang, alkohol, beberapa
asam amino dan senyawa aromatik, menjadi H, format dan
asetat. Degradasi senyawa-senyawa ini membentuk H2 biasanya
dihindari, kecuali bila konsentrasi H2 atau format, dipertahankan cukup
rendah oleh bakteri pengguna H2 seperti metanogen ataupun bakteri
homoasetogenik yang mengubah H2 dan CO2 menjadi asetat.
d. Metanogenesis
Tahap terakhir melibatkan 2 kelompok metanogen yang berbeda,
yakni metanogen hidrogenotropik yang menggunakan H2 dan format
dari reaksi sebelumnya untuk mereduksi CO2 menjadi CH4, dan
metanogen asetotropik yang menguraikan asetat menjadi CO2 dan CH4.
2. Biomassa
Semua materi organik mempunyai potensi untuk dikonversi menjadi
energi. Biomassa dapat secara langsung dikonversi menjadi bahan padatan,
cair atau gas untuk menghasilkan panas dan listrik. Teknologi biomassa
adalah cara-cara untuk mengubah bahan baku biomassa menjadi energi yang
lebih bersih dan efisien. Teknologi biomassa meliputi sistem pembakaran
langsung (direct combustion), pembriketan (briquetting), perancangan

10. tungku yang effisien (improved stove), gasification, pirolysis, anaerobic
digestion dan liquefaction.
Gambar 10. Siklus Biomassa
a. Densifikasi (Pemeletan/ pembriketan)
Densifikasi adalah teknik konversi biomassa menjadi pelet atau
briket. Briket atau pellet akan memudahkan dalam penanganan
biomassa. Tujuannya agar meningkatkan densitas dan memudahkan
penyimpanan dan pengangkutan. Proses ini dapat menaikkan nilai kalori
per unit volume, mudah disimpan dan diangkut, mempunyai ukuran, dan
kualitas yang seragam. Tahap densifikasi melalui beberapa proses yaitu
proses penggilingan, proses pemeletan, proses pendinginan, dan proses
penapisan.
b. Direct Combustion
Pada teknologi direct combustion, tekanan uap digunakan dalam
boiler untuk membakar biomassa padat (biomassa yang sudah
dikeringkan, dipipihkan, dibentuk menjadi pelet atau briket).
Panas pembakaran digunakan sebagai pembangkit tenaga listrik
dan produksi panas melalui pengembalian panas dari media pemindah

11. panas seperti uap dan air panas menggunakan ketel kukus atau konverter
panas.
c. Karbonisasi
Karbonisasi merupakan teknologi yang mengubah biomassa
menjadi arang. Cara ini dapat mengantisipasi emisi karbon ke atmosfer
yang biasa dihasilkan oleh proses pembakaran biomassa.
d. Proses Anaerobik
Proses anaerobik merupakan proses biologis yang mengkonversi
biomassa baik padatan maupun cairan menjadi gas tanpa oksigen. Proses
anaerobikmelibatkan mikroorganisme tanpa kehadiran oksigen dalam
suatu digester.
e. Biomass Liquefaction
Biomass liquefaction adalah proses pengubahan biomassa menjadi
bahan energi cair.Teknologi ini dibedakan menjadi dua yaitu konversi
secara biokimia (biochemical conversion) untuk menghasilkan alkohol
dan konversi secara termokimia (thermochemical conversion) untuk
menghasilkan bio-oil.
3. Biodiesel
Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif dari sumber terbarukan
(renewable) yang bersifat ramah lingkungan, dengan komposisi ester asam
lemak dari minyak nabati.
Gambar 11. Tahap pembuatan biodiesel

12. Biodiesel juga didefenisikan sebagai bahan bakar yang berasal dari
minyak nabati yang mempunyai kualitas menyerupai minyak diesel ataupun
solar. Minyak diesel digunakan sebagai bahan bakar pada mesin diesel
stationer (pada PLN atau keperluan industri) sedangkan solar digunakan
sebagai bahan bakar pada mesin diesel moveable (alat-alat transportasi).
Tanaman di Indonesia yang berhasil dikembangkan sebagai sumber
energi alternatif biodiesel antara lain yaitu jarak pagar, kelapa sawit, dan
alga.
4. Bioremediasi
Mikroorganisme dapat pula dijadikan sebagai pembersih bahan
pencemar lingkungan yang dikenal dengan istilah bioremediasi.
Bioremediasi merupakan proses pembersihan lingkungan tercemar dengan
menggunakan mikroorganisme, seperti jamur dan bakteri.
Gambar 12. Bioremediasi
Bioremediasi bertujuan untuk menghilangkan, memecah atan
mendegredasi zat-zatpencemar, seperti tumpahan minyak, pestisida atau
sisa-sisa bahan kimia lainnya, menjadi bahan yang kurang beracun atau
tidak beracun (karbondioksida dan air). Bakteri yang biasa digunakan untuk

13. bioremediasi, antara lain dari genus Pseudomonas, Flavobacterium,
Arthrobacter dan Azotobacter
5. Pengolahan Limbah
Gambar 13. Proses pengolahan limbah cair
Mikroorganisme terutama bakteri dan protozoa, memainkan peran
penting dalam pengolahan lombah. Limbah mengandung bakteri dari
saluran pencernaan manusia yang mungkin membahayakan. Bakteri-bekteri
tersebut harus dimusnahkan untuk penyebaran penyakit saluran pencernaan.
Limbah juga mengandung bahan-bahan dari buangan rumah tangga (seperti
sabun dan detergen) serta bahan-bahan kimia dari pabrik. Semua kota harus
memiliki tempat-tempat pengolahan limbah. Pengolahan limbah
membersihkan bahan-bahan buangan padat dan cair dari limbah sehingga air
yang keluar dari tempat pengolahan limbah aman untuk digunakan.

14. KESIMPULAN
1. Bioteknologi lingkungan adalah salah satu pemanfaatan bioteknologi yang
banyak melibatkan mikroorganisme untuk meningkatkan kualitas lingkungan
hidup manusia dan alam sekitarnya.
2. Keanekaragaman bakteri dan jalur metabolismenya menyebabkan bakteri
memiliki peranan yang besar bagi lingkungan. Beberapa bakteri yang memiliki
peran bagi bioteknologi lingkungan antara lain dari genus Pseudomonas,
Flavobacterium, Arthrobacter dan Azotobacter.
3. Beberapa contoh penerapan bioteknologi di bidang lingkungan:
a. Biogas adalah gas yang mudah terbakar (flammable) yang dihasilkan dari
proses fermentasi bahan-bahan organik oleh bakteri anaerob (bakteri yang
hidup dalam kondisi kedap udara).
b. Biomassa adalah cara-cara untuk mengubah bahan baku biomassa menjadi
energi yang lebih bersih dan efisien.
c. Biodiesel merupakan bahan bakar alternatif dari sumber terbarukan
(renewable) yang bersifat ramah lingkungan, dengan komposisi ester asam
lemak dari minyak nabati.
d. Bioremediasi merupakan proses pembersihan lingkungan tercemar dengan
menggunakan mikroorganisme, seperti jamur dan bakteri.
e. Pengolahan limbah membersihkan bahan-bahan buangan padat dan cair dari
limbah sehingga air yang keluar dari tempat pengolahan limbah aman untuk
digunakan.

15. DAFTAR PUSTAKA
http://biosbetter.blogspot.co.id/2015/12/makalah-biogas-biomassa-dan-
biodisel_93.html
http://fiskadiana.blogspot.co.id/2015/04/peran-bioteknologi-dalam-
bidang_81.html
https://id.scribd.com/doc/113165070/BIOTEKNOLOGI-LINGKUNGAN
http://www.artikelind.com/2012/01/bioteknologi-lingkungan.html