Fitoremediasi untuk menanggulangi Lingkungan yang tercemar Timbal

Pencemaran lingkungan di berbagai negara, termasuk Indonesia, sudah sangat kompleks dan mengkhawatirkan seiring dengan pesatnya kemajuan ilmu pengetahuan diberbagai bidang. Salah satu teknik dalam memperbaiki kualitas lingkungan yang tercemar adalah dengan teknik fitoremediasi. Menurut Priyanto & Prayitno (2006), fitoremediasi berasal dari kata phyto (asal kata Yunani phyton) yang berarti tumbuhan/tanaman (plant) dan kata remediation (asal kata Latin remediare = to remedy) yaitu memperbaiki/ menyembuhkan atau membersihkan sesuatu. Dengan demikian fitoremediasi dapat didefinisikan sebagai: penggunaan tumbuhan untuk menghilangkan, memindahkan, menstabilkan, atau menghancurkan bahan pencemar baik itu senyawa organik maupun anorganik.

Menurut Mangkoedihardjo (2005), bahwa proses fitoremediasi secara umum dibedakan berdasarkan mekanisme fungsi dan struktur tumbuhan. USEPA (1999, 2005) dan ITRC (2001) secara umum membuat klasifikasi proses sebagai berikut:

1.            Fitostabilisasi (phytostabilization); Akar tumbuhan melakukan imobilisasi polutan dengan cara mengakumulasi, mengadsorpsi pada permukaan akar dan mengendapkan presipitat polutan dalam zona akar. Proses ini secara tipikal digunakan untuk dekontaminasi zat-zat anorganik yang terkandung minyak yaitu sulfur, nitrogen, dan beberapa logam berat (sekitar 2-50% kandungan minyak).

2.            Fitoekstraksi/fitoakumulasi (phytoextraction/phytoaccumulation); Akar tumbuhan menyerap polutan dan selanjutnya ditranslokasi ke dalam organ tumbuhan. Proses ini cocok digunakan untuk dekontaminasi zat-zat anorganik seperti pada proses fitostabilisasi.

3.            Rizofiltrasi (rhizofiltration); Akar tumbuhan mengadsorpsi atau presipitasi pada zona akar atau mengabsorpsi larutan polutan sekitar akar ke dalam akar. Proses ini digunakan untuk bahan larutan yang mengandung bahan organik maupun anorganik.

4.            Fitodegradasi/fitotransformasi (phytodegradation/phytotransformation); gambar 5. Organ tumbuhan menguraikan polutan yang diserap melalui proses metabolisme tumbuhan atau secara enzimatik.

5.            Rizodegradasi (rhizodegradation/enhanced rhizosphere biodegradation/ phytostimulation/plant-assisted-bioremediation/degradation); Polutan yang diuraikan oleh mikroba dalam tanah, yang diperkuat/sinergis oleh ragi, fungi, dan zat-zat keluaran akar tumbuhan (eksudat) yaitu gula, alkohol, asam. Eksudat itu merupakan makanan mikroba yang menguraikan polutan maupun biota tanah lainnya. Proses ini tepat untuk dekontaminasi zat organik.

6.            Fitovolatilisasi (Phytovolatilization); Penyerapan polutan oleh tumbuhan dan dikeluarkan dalam bentuk uap cair ke atmosfer. Kontaminan bisa mengalami transformasi sebelum lepas ke atmosfer. Proses ini tepat digunakan untuk kontaminan zat-zat organik.

Tumbuhan hiperakumulator adalah tumbuhan yang mempunyai kemampuan untuk mengkonsentrasikan logam di dalam biomassanya dalam kadar yang luar biasa tinggi. Batas hiperakumulator berbeda-beda bergantung pada jenis logamnya, misalnya kadmium 0,01% (100 mg/kg BK) sedangkan kobalt, tembaga dan timbal adalah 0,1% (1.000 mg/kg BK) serta seng dan mangan adalah 1% (10.000 mg/kg BK). Laporan pertama mengenai adanya tumbuhan hiperakumulator muncul pada tahun 1948 oleh Minguzzi dan Vergnano, yang menemukan kadar nikel setinggi 1,2% dalam daun Alyssum bertolonii. Sejak itu, terutama dengan mengandalkan analisis mikro terhadap spesimen herbarium, diketahui ada 435 taxa tumbuhan hiperakumulator logam yang tumbuh tersebar di lima benua dan semua wilayah iklim (Baker, 1999 dalam Priyanto & Prayitno, 2006).

Menurut Fitter (1982) dalam Arisandi (2001), mekanisme yang mungkin dilakukan oleh tumbuhan untuk menghadapi konsentrasi toksik adalah:

1.      Penanggulangan (ameliorasi); untuk meminimumkan pengaruh toksin terdapat empat pendekatan, yaitu :

a.       Lokalisasi (intraseluler atau ekstraseluler); biasanya pada organ akar.

b.      Ekskresi; secara aktif melalui kelenjar pada tajuk atau secara pasif melalui akumulasi pada daun-daun tua yang diikuti dengan pengguguran daun.

c.       Dilusi (melemahkan); melalui pengenceran.

d.      inaktivasi secara kimia; mekanisme pembentukan kompleks logam sering dijumpai pada tumbuhan, seperti pada tembaga (Cu) yang biasanya mengalami translokasi pembentukan kelat dengan asam-asam poliamino-polikarboksilik.

2.      Toleransi; tumbuhan mengembangkan sistem metabolik yang dapat berfungsi pada konsentrasi toksik.

Fitoremediasi Lingkungan Tercemar Pb

Berbagai penelitian fitoremediasi telah banyak dilaksanakan dalam usaha memperbaiki kualitas lingkungan yang tercemar logam Pb. Beberapa diantaranya dilakukan pada lingkungan perairan. Seperti dilaporkan Moenandir & Hidayat (1993) dalam Sitorus (2007) bahwa, kangkung air (Ipomea aquatic) ternyata dapat meningkatkan mutu air yang tercemar oleh air limbah dan mampu menyerap logam berat yang terlarut dalam media tumbuh. Hasil penelitian mereka terhadap air limbah tekstil, obat-obatan,  pabrik roti dan aquadest mampu menurunkan kadar logam Pb 0,92 ppm. Hasil penelitian Osmolovskaya & Kurilenko (2005) menemukan bahwa beberapa jenis makrofita mampu berperan dalam fitoremediasi terhadap Pb. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa Elodea Canadensis, Ceratophyllum demersum L., dan Potamogeton natans L. mampu menyerap Pb dalam air masing-masing sebesar 27,4 , 10, 7 dan 9,3 mg kg ^-1 DW.

Sedangkan yang dilaporkan oleh Liao & Chang (2004), bahwa eceng gondok (Eichhornia crassipes) memiliki kemampuan dalam menyerap Pb. Selama penelitan mereka yang dilakukan di perairan Erh-Chung wetland menunjukkan bahwa eceng gondok mampu menyerap Pb sebesar 542 mg/m² dengan kapasitas penyerapan sebesar 5,4kg/ha. Pengukuran kandungan Pb ini dilakukan terhadap jaringan tanaman, media air dan sedimen. Hal ini dilakukan karena adanya korelasi antara kandungan Pb di dalam jaringan tanaman dan media tumbuh. Menurut Wilson (1988) dalam Arisandi (2001), bahwa logam berat yang terlarut dalam air akan berpindah ke dalam sedimen jika berikatan dengan materi organik bebas atau materi organik yang melapisi permukaan sedimen, dan penyerapan langsung oleh permukaan partikel sedimen. Materi organik dalam sedimen dan kapasitas penyerapan logam sangat berhubungan dengan ukuran partikel dan luas permukaan penyerapan, sehingga konsentrasi logam dalam sedimen biasanya dipengaruhi ukuran partikel dalam sedimen.

Menurut Reddy (1990) dalam Sitorus (2007), kehadiran tanaman air di dalam kolam pengolahan sangat potensial untuk menyaring dan menyerap bahan yang terlarut di dalam limbah seperti logam–logam berat (Hg, Pb, Cn, Mn, Mg dan lain-lain), melangsungkan pertukaran dan penyerapan ion, serta memelihara kondisi perairan dari pengaruh angin, sinar matahari dan suhu. Selain itu tanaman air juga aman, relatif sederhana dan murah.

Tanaman air seperti eceng gondok dan kangkung air, yang tampak tidak memiliki nilai ekonomis tinggi, ternyata memiliki kemampuan sebagai tumbuhan yang berperan dalam mengurangi dampak pencemaran lingkungan. Pengendalian pencemaran lingkungan perairan akibat Pb secara biologis (misalnya fitoremediasi) merupakan metode yang sangat efektif, disamping mudah, murah, memberikan manfaat yang besar, juga relatif tidak menimbulkan dampak sampingan.

Menurut Priyanto & Prayitno (2006), usaha untuk meningkatkan akumulasi logam berat, khususnya Pb, telah dilakukan di beberapa laboratorium. Ilya Raskin dan kolega di AgBiotech Center berusaha menaikkan tingkat akumulasi Pb oleh Brassica juncea dengan memberikan zat pengkhelat ke dalam tanah. Hasilnya menunjukkan, bahwa dengan memberikan khelator EDTA ke dalam tanah yang mengandung 600 mg Pb/kg, tumbuhan Brassica juncea mampu mengakumulasi Pb hingga 1,5% biomassanya. Dengan demikian bila dianggap hasil biomassa adalah 12 t/ha, maka sebanyak 180 kg Pb/ha dapat diambil dari dalam tanah. Untuk mencapai hasil yang tinggi ini tambahan biaya untuk pemberian EDTA diperhitungkan sekitar US$7,50/t tanah yang digarap.

Menurut Homaee (2006) bahwa, tanaman lobak (Rhaphanus sativa L.) mampu berperan dalam fitoremediasi logam Pb. Konsentrasi maksimum Pb di dalam akar yaitu sebesar 440 µg/gr, sedangkan di dalam daun sebesar 42 µg/gr. Dalam penelitian ini terlihat bahwa lobak berperan dalam proses fitoekstraksi. Sedangkan yang dilaporkan oleh Huang, dkk. (1997), bahwa, tanaman jagung (Zea mays L.) dan kacang kapri (Pisum sativum L.) dapat menyerap Pb. Melalui penambahan EDTA di dalam tanah meningkatkan konsentrasi Pb di dalam pucuk kedua tumbuhan tersebut dari sekitar 500 mg/kg menjadi 10.000 mg/kg dimana kandungan Pb di dalam tanah lebih kurang 2.500 mg/kg.

Dari hasil yang diperoleh di atas menunjukkan bahwa tanaman-tanaman pangan ternyata mampu berperan dalam fitoremediasi terhadap tanah yang tercemar Pb. Hal ini menuntut kita untuk lebih waspada dalam mengkonsumsi hasil dari tanaman-tanaman tersebut. Untuk menghindari terjadinya akumulasi logam-logam berat berbahaya (seperti Pb) di dalam tanaman pangan perlu dikaji lebih mendalam mengenai komposisi media tanam (tanah), pestisida maupun pupuk. Dalam proses perbaikan lingkungan dengan teknik fitoremediasi tidak dianjurkan menggunakan tumbuhan yang dikonsumsi, sebab dapat membahayakan kesehatan manusia jika tumbuhan tersebut dikonsumsi.

 Timbal (Pb) merupakan salah satu logam berat yang berbahaya bagi kelangsungan hidup manusia dan makhluk hidup lainnya.  Pb masuk ke dalam tubuh manusia melalui air minum, makanan atau udara, yang dapat menyebabkan gangguan pada organ seperti gangguan neurologi (syaraf), ginjal, sistem reproduksi, sistem hemopoitik serta sistem syaraf pusat (otak) terutama pada anak yang dapat menurunkan tingkat kecerdasan. Pb dihasilkan dari berbagai kegiatan, seperti kegiatan industri (industri pengecoran maupun pemurnian, industri battery, industri bahan bakar, industri kabel serta industri bahan pewarna), sisa pembakaran kendaraan bermotor dan penambangan.

Fitoremediasi merupakan suatu teknik dimana tanaman tertentu, secara sendiri atau bekerjasama dengan mikroorganisme dalam media (tanah, koral dan air), dapat mengubah zat kontaminan (pencemar/polutan) menjadi kurang atau tidak berbahaya bahkan menjadi bahan yang berguna secara ekonomi. Fitoremediasi menggunakan tumbuhan yang bersifat hiperakumulator. Tumbuhan hiperakumulator terhadap Pb adalah tumbuhan yang mempunyai kemampuan untuk mengkonsentrasikan Pb di dalam biomassanya dalam kadar yang luar biasa tinggi.

Berbagai jenis tanaman dapat berperan dalam fitoremediasi, baik itu tanaman pangan ataupun nonpangan. Untuk menghindari terjadinya akumulasi logam berat Pb di dalam tanaman pangan perlu dikaji lebih mendalam mengenai komposisi media tanam (tanah), pestisida maupun pupuk. Sedangkan untuk pemanfaatan teknik fitoremediasi terhadap lingkungan tercemar Pb sebaiknya menggunakan tanaman nonpangan. Beberapa jenis tanaman nonpangan yang tumbuh di air dan di tanah memiliki kemampuan sebagai tanaman hiperakumulator terhadap Pb. Untuk itu teknik fitoremediasi dapat digunakan dalam rangka memperbaiki lingkungan yang terindikasi adanya perncemaran Pb.