Alyciclobacillus ferooxidans: Bakteri Pengoksidasi Besi dan Sulfur yang Ramah Lingkungan dan Prospeknya Terhadap Pertanian.

Oleh: Ito Purnomo

Pengolahan bijih nikel di Indonesia dilakukan melalui jalur pirometalurgi. Pirometalurgi merupakan salah satu metode ekstraksi yang memanfaatkan panas untuk memisahkan logam-logam tertentu. Industri pengolahan nikel dengan jalur pirometalurgi menghasilkan slag (terak) sebagai limbah hasil industri dengan tipikal rasio produk:terak yang dihasilkan mencapai 1:8.

Pada beberapa tahun terakhir, limbah terak ini mulai diteliti untuk dimanfaatkan pada konstruksi beton aspal sebagai geopolimer anorganik dan terbukti menurunkan komposisi aspal dan meningkatkan nilai stabilitas^[1]. Berdasarkan hasil penelitian sebelumnya, hasil analisa komposisi kimia dalam terak hasil peleburan menunjukkan bahwa unsur dominan adalah silika 30-50% dan Mg 15-35%. Beberapa penelitian yang dilakukan mampu me-recovery silika dan magnesium dengan menggunakan pelarut asam. Kandungan magnesium dalam terak nikel dapat diambil kembali dengan tingkat keberhasilan 97% menggunakan pelarut asam klorida (HCl) dan produk akhir berupa serbuk magnesium oksida^[2]. Senyawa ini salah satunya dapat dimanfaatkan pada aplikasi bata tahan api, yaitu suatu padatan yang secara fisik serta kimiawi stabil pada suhu tinggi karena material dari senyawa MgO ini memiliki konduktivitas termal yang tinggi serta konduktivitas listrik yang rendah. Sedangkan silika dari terak ini dilaporkan dapat diekstraksi hingga 80%, salah satu material utama pada produksi kaca^[3]. Ekstraksi terak nikel menggunakan pelarut berbeda dilakukan oleh Ambartiwi (2017) menggunakan asam sulfat (H₂SO₄) dengan tingkat keberhasilan 95%. Beberapa penelitian tersebut memiliki kekurangan yaitu penggunaan asam kuat dalam melarutkan terak nikel. Padahal penggunaan asam terbukti tidak ramah lingkungan karena bersifat korosif sehingga penanganannya dibutuhkan usaha yang ekstra dan harus dilakukan secara hati-hati.

Gambar 1. Foto Alyciclobacillus sp. menggunakan SEM

Salah satu metode yang dapat menjadi alternatif pengolahan terak ini adalah dengan metode bioleaching. Metode bioleaching ini dapat menjadi rute alternatif untuk mengatasi kekurangan yang timbul pada pengolahan terak nikel menggunakan asam. Penelitian yang dilakukan di Institut Teknologi Bandung pada tahun 2017 dilaporkan bahwa terak nikel dapat diekstrak hingga 70% dengan bantuan bakteri Alyciclobacillus ferooxidans^[4].

Bioleaching merupakan suatu proses ekstraksi logam dari bijih dengan memanfaatkan sifat khusus dari organisme makhluk hidup. Organisme yang berperan dalam proses bioleaching adalah bakteri dengan memanfaatkan mekanisme oksidasi besi dan sulfur. sama seperti proses pelindian pada umumnya, bioleaching juga memanfaatkan reagen pelindi dalam mengekstrak suatu logam. Bila dalam pelindian konvensional dilakukan penambahan pelarut asam secara langsung, maka dalam mekanismenya, proses bioleaching reagen pelindi yang digunakan diperoleh dari aktivitas metabolisme mikroorganisme tersebut. Secara umum mekanisme bioleaching terbagi menjadi dua, yakni mekanisme langsung dan tidak langsung. Perbedaan keduanya terletak pada proses kontak bakteri terhadap bijih yang mengandung logam. aktivitas bakteri mengakibatkan Fe²⁺ teroksidasi menjadi Fe³⁺ dan berikatan dengan ion sulfat membentuk Fe₂(SO₄)₃ dan H₂SO₄. Ferosulfat yang dihasilkan merupakan oksidator kuat terhadap logam yang akan diekstrak. Prinsip dan mekanisme bioleaching digambarkan sebagai berikut:

Gambar 2. Prinsip dan mekanisme bioleaching^[5]

Berdasarkan hasil penelitian Adib (2017), bakteri Alyciclobacillus ferooxidans mampu mengubah magnesium kedalam bentuk ionnya dan terekstrak ke ruah larutan berikatan dengan ion sulfat menurut reaksi:

Mg₂SiO₄ + 2H₂SO₄ –> 2MgSO₄ + SiO₂ + 2H₂O

MgFeSiO₄ + 2H₂SO₄ –> MgSO₄ + FeSO₄ + SiO₂ + 2H₂O

Magnesium sulfat yang terbentuk dapat diperoleh dalam bentuk kristalnya melalui presipitasi pada suhu tertentu. Berdasarkan penelitian ambartiwi (2017), hasil analisa XRD residu pelindian ini menunjukkan bahwa kristal yang terbentuk adalah magnesium sulfat yang mengikat 6 molekul air (MgSO₄.6H₂O)^[6]. Produk hasil ekstraksi yang dihasilkan bervariasi tergantung pada kondisi presipitasi. Beberapa produk yang dapat dihasilkan diantaranya MgSO₄.12H₂O, MgSO₄.7H₂O, MgSO₄.6H₂O, MgSO₄.H₂O (5/4 hidrat atau kiserit sintesis), dan MgSO₄.H₂O (kiserit)^[7].

Salah satu produk yang dapat dihasilkan adalah kiserit dengan rumus kimia MgSO₄.H₂O. selain dimanfaatkan dalam bidang kosmetik, dan industri makanan, kiserit umumnya dimanfaatkan sebagai pupuk tunggal yang bermanfaat dalam perbaikan sifat fisik dan kimia tanah dengan kemampuan menetralisir pH tanah dan juga kapasitas tukar kation. Pemanfaatan terak nikel sebagai pupuk dengan bantuan bakteri Alyciclobacillus ferooxidans ini selain dapat meningkatkan nilai tambah juga dapat menghindari terjadinya kerusakan lingkungan akibat deposit terak nikel yang menumpuk. Ditinjau dari sisi ekonomi, pengolahan melalui jalur bioleaching ini lebih hemat dibandingkan pengolahan dengan jalur piro dan hidrometalurgi. Meskipun pemanfaatan terak nikel ini belum diaplikasikan secara komersil di industri, namun hasil penelitian yang telah dilakukan memungkinkan untuk diaplikasikan.

Referensi

[1] Maragkos, I., Giannopoulou, I. P. & Panias, D. Synthesis of ferronickel slag-based geopolymers. Miner. Eng. 22, 196–203 (2009).

[2]   Mubarok, M. Z. & Yudiarto, A. Synthesis of Magnesium Oxide from Ferronickel Smelting Slag Through Hydrochloric Acid Leaching-Precipitation and Calcination. in Energy Technology 2017 (eds. Zhang, L. et al.) 247–258 (Springer International Publishing, 2017).

[3]   Mufakhir, F. R. Proses Ekstraksi Silikon Dari Terak Peleburan Feni Dengan Pelindian Agitasi Dalam Berbagai Reagen Pelindi Pada Tekanan Atmosfer. Institut Teknologi Bandung. 2017 [Thesis tidak dipublikasikan]

[4]   Chafid, A.M. Studi Perilaku Pelindian Magnesium Dari Terak Peleburan Feni Menggunakan Bakteri Alicyclobacillus Ferrooxydans. Institut Teknologi Bandung. 2017 [Skripsi tidak dipublikasikan]

[5]   Bosecker, K. Bioleaching: metal solubilization by microorganisms. FEMS Microbiol. Rev. 20, 591–604 (1997).

[6]   Ambartiwi, N. Sintesis Mgso4.H2o Dari Terak Peleburan Ferronikel. Universitas Jenderal Achmad Yani. 2017 [skripsi tidak dipublikasikan].

[7]   Habashi F,. Handbook of Extractive Metallurgy. (Wiley-VCH, 1997).