Thiobacillus ferrooxidans, Bakteri Pemisah Logam

Siapa yang tidak mengenal logam? Logam merupakan bahan pertama yang dikenal oleh manusia dan digunakan sebagai alat-alat yang berperan penting dalam sejarah peradaban manusia bahkan hingga saat ini. Akan tetapi, hanya sedikit orang yang mengetahui bahwa tidak semua jenis logam aman digunakan begitu saja. Ada jenis logam yang apabila berikatan atau masuk ke dalam tubuh organisme hidup akan menimbulkan efek-efek negatif. Logam ini dikenal dengan sebutan logam berat.

Untuk mengubah logam berat menjadi logam yang aman digunakan, maka perlu dilakukan suatu proses yang ternyata melibatkan peran dari mikroorganisme. Proses ini dinamakan bioleaching. Bioleaching merupakan suatu proses ekstraksi logam yang dilakukan dengan bantuan bakteri yang mampu mengubah senyawa logam yang tidak dapat larut menjadi senyawa logam sulfat yang dapat larut dalam air melalui reaksi biokimia (Waluyo, 2009). Bioleaching logam berat dapat dilakukan dengan cara oksidasi dan reduksi logam oleh mikroba, pengendapan ion-ion logam pada permukaan sel mikroba dengan menggunakan enzim, serta menggunakan biomassa mikroba untuk menyerap ion logam.

Salah satu contoh logam berat adalah tembaga. Pada tahun 1957, berhasil dikembangkan teknik pemisahan tembaga dari bijihnya dengan menggunakan jasa bakteri. Bakteri yang dapat memisahkan tembaga dari bijihnya adalah Thiobacillus ferrooxidans yang berasal dari hasil oksidasi senyawa anorganik khususnya senyawa besi dan belerang.

Thiobacillus ferrooxidans termasuk jenis bakteri kemolitotrop atau bakteri pemakan batuan. Bakteri kemolitotrop tumbuh subur pada lingkungan yang miskin senyawa organik, karena mampu mengekstrak karbon langsung dari CO2 di atmosfer (Edgargo, 2007).

Proses pemisahan tembaga dari bijihnya diawali dengan Thiobacillus ferroxidans yang mengoksidasi senyawa besi sulfide di sekitarnya. Proses ini akan melepaskan energi asam sulfat (H₂SO₄) dan besi sulfide (FeS). Kedua senyawa ini akan menghancurkan bebatuan disekitarnya dan melepaskan tembaga dari bijihnya. Dengan kata lain, bakteri ini akan mengubah sulfide yang tidak larut dalam air. Dan apabila air dialirkan di bebatuan tersebut, maka tembaga sulfat akan terbawa dan terkumpul di dalam kolam yang sudah disediakan. Larutan dalam kolam tersebut bewarna biru cemerlang. Larutan biru cemerlang itu kemudian dialirkan melalui pipa-pipa. Besi akan mengikat sulfat dan tembaga akan dilepas. Sehingga, akan didapat tembaga murni dengan konsentrasi sekitar 99%.

Proses pemisahan logam dari bijihnya dilakukan secara besar-besaran di wilayah pertambangan. Proses tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut:

1.   Bakteri ini secara alami terdapat di dalam larutan peluluh. Penambang tembaga akan menggerus batu pengikat logam atau tembaga dan akan menyimpannya ke dalam lubang tempat buangan.

2.     Kemudian, mereka menuangkan larutan asam sulfat ke tempat buangan tersebut. Saat larutan peluruh mengalir melalui dasar tempat buangan, larutan peluluh akan mengandung tembaga sulfat.

3.   Selanjutnya, penambang akan menambah logam besi ke dalam larutan peluluh. Tembaga sulfat akan bereaksi dengan besi membentuk besi sulfat yang mampu memisahkan logam tembaga dari bijinya.

Reaksi kimia yang terjadi dalam proses tersebut adalah sebagai berikut:

Jadi, secara umum, Thiobacillus ferrooxidans membebaskan tembaga dari bijih tembaga dengan cara bereaksi dengan besi dan belerang yang melekat pada batuan sehingga batuan mengandung senyawa besi dan belerang, misalnya FeS2. Saat larutan peluluh mengalir melalui batu pengikat bijih, bakteri mengoksidasi ion Fe2+ dan mengubahnya menjadi Fe3+ (Yuwono, 2002).

Unsur belerang yang terdapat dalam senyawa FeS2 dapat bergabung dengan ion H+ dan molekul O2 membentuk asam sulfat (H2SO4). Bijih yang mengandung tembaga dan belerang, misalnya CuS, ion Fe3+ akan mengoksidasi ion Cu+ menjadi tembaga divalen atau Cu2+. Selanjutnya, bergabung dengan ion sulfat (SO4 2-) yang diberikan oleh asam sulfat untuk membentuk CuSO4.

Selain itu, mekanisme pemisahan logam oleh Thiobacillus ferroxidans ini juga biasa digunakan untuk menghasilkan logam berkualitas tinggi lainnya seperti emas, galiu, mangan, kadmium, nikel, dan uranium serta dapat pula digunakan untuk penanganan limbah pabrik yang mengandung logam berat.

Referensi:

         Edgargo. Microbial Processing of Metal Sulfides. Dordrecht: Springer. 2007.

Waluyo, Lud. Mikrobiologi Lingkungan. Malang: UMM Press. 2009.

Yuwono, Vidya. Ilmu Kesuburan Tanah. Yogyakarta: Kanisius. 2002.

Yulianti, Diana. Bioteknologi Penambangan Logam. https://www.academia.edu/4554264/bioteknologi_penambangan_logam. Diakses pada 23 Desember pukul 01.15 wib.