Perkembangan industri yang pesat menyebabkan tekanan terhadap kelestarian lingkungan karena berpotensi melepaskan polutan. Beberapa jenis industri seperti tekstil, pulp dan kertas, plastik, obat-obatan dan industri batik tradisional menghasilkan sejumlah air limbah yang mengandung pewarna. Jumlah molekul pewarna berbahaya pada air limbah dapat menimbulkan ancaman bagi manusia dan organisme hidup lainnya di lingkungan. Pewarna mengandung senyawa kimia kompleks yang tidak dapat terurai dengan massa molekul tinggi yang dianggap bersifat karsinogenik. Dengan demikian, mengolah air limbah pewarna sebelum melepaskannya ke air permukaan sangat penting.
Penelitian terkait penghilangan zat warna telah dilakukan beberapa tahun lalu. Beberapa teknologi, seperti presipitasi, koagulasi-flokulasi, pertukaran ion, elektrokimia, ekstraksi pelarut, adsorpsi, bioremediasi, dan fitoremediasi, telah digunakan untuk menghilangkan pewarna dari air limbah. Dalam beberapa tahun terakhir, fitoremediasi populer sebagai metode remediasi daerah tercemar, baik polutan organik maupun anorganik. Hal tersebut dikarenakan fitoremediasi ramah lingkungan, biaya rendah, mudah dioperasikan, serta biomassa tanaman yang dihasilkan dapat digunakan sebagai pakan ternak dan substrat fermentasi anaerobik untuk produksi biogas. Meskipun fitoremediasi memiliki banyak keuntungan, namun fitoremediasi belum banyak diterapkan sebagai solusi pencemaran lingkungan karena teknologi ini membutuhkan waktu yang lama dan wilayah yang terkontaminasi yang dibatasi oleh zona eksplorasi akar tanaman.
Lemna minor merupakan salah satu tanaman air yang mudah tumbuh di daerah yang tercemar. Memiliki morfologi dan struktur yang sederhana, laju pertumbuhan yang cepat, mudah dibudidayakan, dan adaptif terhadap beberapa polutan. Selain itu, L. minor mengandung selulosa, polisakarida, dan asam karboksil yang terlibat dan berperan penting dalam fitosorpsi zat warna. Dengan demikian, L. minor merupakan tanaman air yang ideal yang dapat digunakan sebagai fitoremediasi berbagai polutan.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui potensi dan mekanisme L. minor dalam menghilangkan metilen biru (MB). Penelitian ini dilakukan di reaktor batch. Pengaruh berat tanaman (1, 2, 3 g), waktu kontak (0 – 4 hari), dan konsentrasi awal (25, 50, 75 mg/L), serta kinetika reaksi dan isoterm adsorpsi penyisihan MB juga ditentukan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kesetimbangan berat tanaman, waktu kontak, dan konsentrasi dicapai pada 2 g berat tanaman selama 2 hari dengan efisiensi penyisihan 82,48 ± 1,09% pada konsentrasi MB 50 mg/L. Untuk kinetika, semua bobot awal dan konsentrasi tanaman dilengkapi dengan baik dengan model orde dua semu, sedangkan isoterm adsorpsi adalah model isoterm Freundlich dengan qmax 1,14 mg/g. Berdasarkan hal tersebut, proses adsorpsi MB oleh L. minor ditentukan sebagai chemisorption.
Hasil kami juga menemukan bahwa mekanisme penghilangan MB oleh L. minor adalah fitosorpsi (ikatan hidrogen dan interaksi elektrostatik). Gugus karboksil dan gugus hidroksil (pada bilangan gelombang 3367,35 cm-1, 2928,65 cm-1, dan 1416,66 cm-1) merupakan tempat adsorpsi utama L. minor. Berdasarkan hasil, N+ dalam molekul MB tertarik pada OH– dalam molekul selulosa (sebagai gugus hidroksil) melalui ikatan hidrogen. Pada beberapa molekul MB, interaksi elektrostatik berperan dalam proses adsorpsi dimana N+ pada molekul MB tertarik pada O– dalam molekul selulosa pada kondisi asam dan basa.
Selain mekanisme fitosorpsi, biodegradasi (desulfurisasi dan denitrifikasi) juga dapat berkontribusi dalam mekanisme penghilangan MB. Jalur degradasi MB diselidiki oleh GC-MS. Mekanisme biodegradasi terjadi dalam larutan terutama di daerah rizosfer dimana rhizobacteria dan L. minor bekerja sama untuk mendegradasi MB. Berdasarkan hasil, puncak utama ditunjukkan pada waktu retensi (RT) 11,557 menit dan diindikasikan sebagai senyawa MB (m/z pada 284). Setelah dirawat dengan L. minor, area puncak utama MB telah berkurang dan beberapa puncak juga menghilang. Puncak baru pada RT 15,302 menit muncul sebagai produk antara. RT 15,302 menit diidentifikasi sebagai 1-Heptadesen. Selain itu, berdasarkan data spektra MB setelah diolah dengan L. minor, molekul MB juga terbelah dan muncul puncak baru pada 206,2; 191,2; 175,1; 103,1; dan 45,1 dari m/z dan diidentifikasi sebagai fenol, 3,5-bis (1,1-dimetiletil)-; N-dietilamfetamin; 2-propenal, 3-[4-(dimetilamino)fenil]-; 1-propanol, 3-(dimetilamino)-; dan dimetilamina, masing-masing, memberikan bukti bahwa mekanisme biodegradasi terjadi di dalam area rizosfer. Rhizobakteri memanfaatkan eksudat dari L. minor, seperti metil ester asam lemak dan amida asam lemak, sebagai substrat untuk pertumbuhan dan mendegradasi MB menjadi produk antara. Bukti peran rhizobakteri dalam proses biodegradasi adalah jumlah bakteri meningkat dari 5,3 menjadi 6,9 log CFU/g sebelum dan sesudah diberi perlakuan L. minor.
Berdasarkan hasil penelitian di atas, temuan kami menunjukkan bahwa proses penghilangan MB oleh L. minor dipengaruhi oleh berat tanaman, konsentrasi awal, dan waktu kontak. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa L. minor dapat digunakan sebagai agen fitoremediasi untuk menghilangkan polutan.
Penulis: Muhammad Fauzul Imron
Artikel ini dapat diakses pada: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352186421005691
