RINGKASAN MATERI BIOLEACHING

BIOLEACHING

Bioteknologi dalam kiprahnya digunakan untuk berbagai keperluan dari berbagai bidang. Keperluan tersebut diantaranya mencakup bidang kedokteran, pertanian, perikanan, lingkungan dan juga termasuk bidang pertambangan. Dalam bidang pertambangan dikenal sebagai istilah metalurgi. Metalurgi adalah ilmu dan teknologi yang mengkaji proses pengolahan dan perekayasaan mineral dan logam. Ruang lingkup metalurgi meliputi: pengolahan mineral (mineral dressing), ekstraksi logam dari konsentrat mineral (extractive metallurgy), proses produksi logam (mechanical metallurgy), perekayasaan sifat fisik logam (physical metallurgy). Salah satu cabangnya adalah Biohidrometalurgi, yakni pengolahan bijih logam menjadi logam murni dengan cara penambahan mkhluk hidup seperti bakteri.

Microbial desulfurization dapat dimanfaatkan untuk menurunkan kandungan sulfur pada batubara. Dengan menggunakan bakteri, kandungan sulfur dapat diturunkan sebanyak 63% hanya dalam waktu 24 jam. Melalui bioteknologi ERM (enhanced recovery of metals) bahan tambang logam dapat ditingkatkan perolehannya terutama dari deposit yang kandungan bahan tambangnya rendah. Salah satu teknologi dalam katagori tersebut yang dapat digunakan adalah biohydrometallurgy atau bioleaching. Bioleaching menggunakan bakteri untuk mengubah sifat fisik dan kimia bahan tambang sehingga logam dapat diekstraksi dengan cara yang lebih ekonomis. Dalam percobaan laboratorium, 97% tembaga asal bahan tambang kualitas rendah dapat diekstrak. Proses tersebut saat ini digunakan dalam skala komersial untuk menambang tembaga dan uranium. Teknologi bioleaching dapat juga digunakan di pertambangan Ni, Zn, Co, Sn, Cd, Mb, Pb, Sb, Sb, As dan Se. Teknologi yang berkebalikan dengan bioleaching yaitu biooxidation dapat digunakan untuk meningkatkan perolehan logam mulia. Dengan menggunakan teknologi biooksidasi perolehan emas dapat ditingkatkan dari hanya 30% menjadi sekitar 98% (Cao et al., 2009).

·         Pengertian Bioleaching

Bioleaching merupakan suatu proses untuk melepaskan (remove) atau mengekstraksi logam dari mineral atau sedimen dengan bantuan organisme hidup atau untuk mengubah mineral sulfida sukar larut menjadi bentuk yang larut dalam air dengan memanfaatkan mikroorganisme. Sementara Talvivaara Mining Company (2010), mengungkapkan bahwa 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. Bioleaching logam berat dapat melalui oksidasi dan reduksi logam oleb mikroba, pengendapan ion-ion logam pada permukaan sel mikroba dengan menggunakan enzim, serta menggunakan biomassa mikroba untuk menyerap ion logam. Bioleaching mempakan teknologi alternatif yang dapat dikembangkan.

Biooksidasi bijih sulfida untuk pemulihan tembaga telah dipraktekkan selama berabad-abad di Spanyol, Swedia, Jerman, China dan di tempat lain melalui teknik penambangan polusi (Ehrlich, 1999). Aplikasi komersial terdokumentasi awal tentang proses biohidrometalurgi dalam industri pertambangan adalah untuk ekstraksi tembaga dari limbah tambang (Zimmerley et al., 1958). Oksidasi oksidatif  Thamobacillus acidophilic diakui sebagai alat untuk menjaga besi dalam bentuk feritik teroksidasi untuk dijadikan oksidan mineral tembaga sulfida untuk melarutkan tembaga. Bahan run-of-mine dari tembaga kelas rendah, yang ditumpuk di tempat pembuangan sampah sampai kedalaman di atas 100 m tingginya dilepaskan menggunakan larutan besi feritik asam untuk pemulihan ekonomi tembaga di Tambang Kennecott Bingham di dekat Salt Lake City, Utah. Meskipun peran bakteri pengoksidasi besi diakui, tempat pembuangan tambang, sebagai reaktor, tidak dirancang untuk mempromosikan aktivitas bakteri (Olson et al., 2003).

Metode bioleaching merupakan salah satu teknologi alternatif untuk menanggulangi permasalahan ini. Bioleaching adalah suatu proses pelarutan/pelepasan logam atau pengambilan (ekstraksi) logam dari sedimen menjadi bentuk yang larut dengan menggunakan bantuan mikroorganisme. Sehingga pada dasarnya prinsip bioleaching dan leaching sama, hanya saja pada bioleaching yang berperan untuk mempercepat terjadinya difusi solute (logam) ke dalam pelarut adalah mikroorganisme. Dengan demikian, tidak tersedianya pelarut yang selektif bukan lagi masalah, karena pelarut yang digunakan pada bioleaching tidak harus pelarut yang selektif terhadap logam yang diinginkan (Kurniawan, 2010).

Harrison dkk. (1966) melaporkan peran zat besi mengoksidasi Acidithiobacillus ferrooxidans dalam pencucian uranium. Bijih uranium ditumpuk dalam tumpukan, mirip dengan pembuangan pelepasan bijih tembaga kelas rendah, dan dicuci menggunakan larutan sulfat asam asam di Tambang Elliot Lake, Ontario, Kanada. Adanya bakteri di tumpukan ditemukan dan perannya dalam menjaga kondisi pengoksidasi dengan konversi besi menjadi besi besi untuk ekstraksi uranium yang ditentukan. Aplikasi komersial unik untuk ekstraksi uranium dari bijih bawah tanah bawah tanah ditunjukkan di Tambang Denison, Ontario, Kanada (McCready dan Gould, 1990).

Sebuah sistem untuk banjir bijih yang terputus-putus dalam stadion bawah tanah, disegel dengan dinding beton, menunjukkan kegunaan untuk proses biohidrometalurgi untuk ekstraksi uranium. Proses ini juga mempertimbangkan persyaratan penting mikroorganisme untuk aktivitas optimal dalam prosesnya. Nutrisi dan aerasi disediakan untuk meningkatkan pertumbuhan bakteri. Namun, ekonomi uranium telah menghalangi penggunaan dan kemajuan lebih lanjut dalam pengembangan proses mikroba untuk ekstraksi uranium (Olson et al., 2003).

Bioleaching melibatkan penggunaan mikroorganisme untuk mengekstrak logam dari bijih berkadar rendah dan telah berhasil dilakukan untuk mendapatkan emas, tembaga dan uranium. Sekitar 20% dari tembaga dunia diproduksi menggunakan bioleaching. Bioleaching nikel, seng, dan kobalt dapat dilakukan dengan bakteri thermophyllic namun belum terbukti ekonomis, namun dengan sumber daya yang langka dan impor relatif mahal, maka cara tersebut mungkin bermanfaat. Nikel dan kobalt digunakan untuk paduan baja sedangkan seng digunakan untuk magnesium campuran (Chen dan Lin, 2000).

Mikroorganisme merupakan salah satu factor yang sangat berperan dalam bioleaching logam. Pemilihan mikroorganisme yang akan digunakan harus tepat karena mikroorganisme tersebut memiliki selektifitas terhadap logam-logam tertentu. Mikroorganisme yang umumnya digunakan dalam proses bioleaching logam bisa dari golongan bakteri dan golongan fungi. Golongan bakteri seperti: Thiobacillus ferooxidans, Thiobacillus thiooxidans, Escherechia coli, dan sebagainya. Golongan fungi seperti: Aspergillus niger dan Penicillium simplicissium (Kurniawan, 2010).

Aplikasi komersial biohidrometalurgi, yang dirancang untuk memfasilitasi aktivitas mikroorganisme, dimulai pada tahun 1980 untuk pencucian tembaga dari tumpukan. Tambang Lo Aguirre di Cile memproses sekitar 16.000 t bijih / hari antara tahun 1980 dan 1996 dengan menggunakan bioleaching (Bustos et al., 1993). Sejumlah operasi pembangkit uap tembaga telah dilakukan sejak tahun 1980 (Brierley, 1999).

Aplikasi komersial biohidrometalurgi yang sukses dan ekstensif lainnya adalah perlakuan awal biooksidasi dari bijih emas sulfida. Untuk proses ini, mikroorganisme digunakan untuk mengoksidasi pirit, arsenian pirit atau arsenoprata untuk mengekspos emas yang tersumbat di dalam matriks mineral sulfida. Setelah perlakuan awal biooksidasi, emas diekstraksi dan dipulihkan dengan proses hidrometalurgi konvensional seperti pelindian dan pemulihan pada karbon atau presipitasi seng. Pabrik pretreatment biooksidasi dengan sejarah operasi terpanjang adalah proses BIOX Goldfields '(sebelumnya Genmin) di Tambang Fairview di Afrika Selatan. Pabrik ini, yang beroperasi sejak 1986, menangani konsentrat arsenopeni tahan api / pirit emas di reaktor besar, diaduk-tangki, aerasi, aliran kontinyu (Marais 1990; dan Aswegen et al., 1991). Semua tanaman komersial menggunakan BIOX, atau proses pengadukan yang diaduk aerasi, memperlakukan konsentrat yang disiapkan dari bijih untuk memperkaya kandungan emas dan sulfida, dan satu juga melepaskan kobal dari sludida sulfida. Satu pabrik komersial memperlakukan bijih emas tahan api di tumpukan. Newmont Mining Corporation menggunakan proses pembuatan biooksidasi untuk perlakuan awal terhadap bijih emas tahan api yang diikuti penggilingan konvensional dalam sirkuit sianida-CIP untuk pemulihan emas di tambang tambang emasnya, Elko, Nevada (Brierley, 2000). Biooksidasi dilakukan pada bijih yang ditumbuk pada bantalan dengan sistem ventilasi udara di dasar untuk memasok oksigen ke populasi mikroba yang diinokulasi pada batu. Setelah 100-270 hari pretreatment biooksidasi untuk menurunkan matriks mineral sulfida, bijih dikeluarkan dan diproses melalui pabrik konvensional untuk mengekstrak emas (Olson et al., 2003).

·         Sejarah Bioleaching

Gagasan mengenai pelarutan logam telah ada sejak tahun 166 SM ketika seorang ilmuwan bernama Galen menyebutkan mengenai konsep pelarutan logam tua pada tembaga di Cyprus. Kemudian Georgius Agricola (1494-1555) mendeskripsikan mengenai pembakaran pyrite (FeS₂) untuk memproduksi FeSO₄. Mulai tahun 1572 berdiri industri pelarutan logam tembaga di Rio Tinto, Spanyol. Semenjak tahun 1947, Thiobacillus ferrooxidans diidentifikasi dan diisolasi dari acid mine drainage. Dan mulai berkembang industri bioleaching semenjak itu. Sekarang dapat dijumpai lebih 40 bangunan/gedung dalam suatu industri yang digunakan untuk bioleaching tembaga, emas, seng, kobalt, dan uranium.

Latar belakang sejarah akumulasi logam di berbagai bidang drainase asam tambang, pembuangan tambang, dan tumpukan batubara telah dilaporkan di tempat lain (Brierly, 1978).  Pelepasan tembaga dari bijih dan presipitasi tembaga dari larutan yang dihasilkan adalah teknologi kuno yang dipraktekkan oleh orang Tionghoa jauh ke belakang 100-200 SM dan mungkin bahkan sebelumnya (Needham, 1974). Itu Proses yang sama juga dikenal di Eropa dan Asia Kecil, dan kemungkinan akan digunakan di sana sekitar abad ke-2 (Rossi 1990).  Namun, keterlibatan mikroorganisme tertentu Dalam proses pelarut logam ternyata tidak dipraktikkan sampai 1940-an. Sejak itu banyak kontribusi penelitiannya membantu memperjelas mekanisme dasar di balik proses ini. Biooksidasi bijih sulfida untuk pemulihan tembaga telah dilakukan dipraktekkan selama berabad-abad di Spanyol, Swedia, Jerman, China, dan di tempat lain oleh teknologi pertambangan solusi (Ehrlich, 1999).

Namun, tambang Rio Tinto di Spanyol barat daya umumnya dianggap sebagai buaian biohidrometalurgi. Ini Tambang telah dieksploitasi sejak zaman pra-Romawi untuk mereka tembaga, emas, dan perak. Penggunaan bioleaching di tambang Rio Tinto dimulai pada awal tahun tahun 1890-an. Tumpukan bijih tembaga kelas rendah dibangun dan ditinggalkan selama 1 sampai 3 tahun untuk dekomposisi alami. Lari-ofmine bahan tembaga kelas rendah, ditumpuk dalam pembuangan limbah sampai kedalaman setinggi lebih dari 100 m, dilucuti dengan menggunakan larutan besi feritik asam untuk pemulihan ekonomi tembaga di Tambang Kennecott Bingham di dekat Salt Lake City, Utah. Meskipun operasi pencucian industri dilakukan di Rio Tinto Tambang selama beberapa dekade, kontribusi bakteri untuk solubilisasi logam tidak dikonfirmasi sampai tahun 1961, ketika Thiobacillus ferrooxidans ditemukan di lindi (Salkield, 1987).

·         Aplikasi Bioleaching

Bioleaching dapat digunakan untuk mendapatkan besi yang banyak dengan bakteri pengoksidasi belerang, termasuk Acidithiobacillus Thiobacillus dan Acidithiobacillus (sebelumnya dikenal sebagai Thiobacillus). Menyusul penemuan bahwa mikroorganisme memainkan peran dalam produksi drainase asam tambang (Colmer dan Hinkle 1947), bakteri pengoksidasi besi dan sulfokat pertama, T. ferrooxidans, diisolasi dan dijelaskan (Temple and Colmer 1951). Tidak lama kemudian peran mikroba dalam oksidasi mineral sulfida diselidiki dari perspektif metalurgi ekstraktif. Mikroorganisme yang dikultur dari aliran sungai di tempat pembuangan limbah batuan di Pala Bingham, tambang pirit teroksidasi di Utah (FeS2) dan mineral tembaga dan melepaskan tembaga ke dalam larutan (Bryner et al., 1954).

T. ferrooxidans digunakan dalam beberapa penyelidikan awal terhadap bioleaching mineral sulfida, karena merupakan satu-satunya bakteri pengoksidasi besi oksidatif sampai deskripsi Leptospirillum ferrooxidans (Markosyan 1972). Saat ini, Thiobacillus thiooxidans, dan Thiobacillus caldus, serta T. ferrooxidans dipindahkan ke genus Acidithiobacillus (Kelly and Wood, 2000). Peran penting ferrooxidans oksidator besi dalam biooxidation sulfida logam lambat untuk dikenali. Ini tidak mudah diperkaya sebagai A. ferrooxidans dari sampel yang mengandung kedua organisme tersebut, tumbuh lebih lambat dari A. ferrooxidans di media kaya besi besi yang kaya. Juga tidak mudah untuk membandingkan jumlah relatif dari kedua organisme ini dalam sampel cair atau padat yang menggunakan teknik kultur konvensional.

Indikasi awal pentingnya L. ferrooksigen., dalam bioleaching adalah bahwa kultur campuran L. ferrooxidans dan A. thiooxidans dapat mengoksidasi pirit lebih cepat dari A. ferrooxidans (Norris dan Kelly, 1978). Kecenderungan L. ferrooxidans untuk menempel pada mineral sulfida, afinitas tinggi untuk besi besi (K m 0,25 mM dibandingkan 1,34 mM pada A. ferrooxidans), dan sensitivitasnya yang rendah terhadap penghambatan besi besi (K i 42,8 mM dibandingkan dengan 3,10 mM dalam A. ferrooxidans) (Norris et al., 1988) adalah bukti tambahan tentang pentingnya L. ferrooxidans dalam bioleaching. Evaluasi sampel lapangan dan studi perkolasi bijih borongan menghasilkan kesimpulan bahwa L. ferrooxidans bisa sama pentingnya dengan A. ferrooxidans dalam bioleaching (Sand et al., 1992).

Sebagai prinsip umum, Fe 3 + ion yang digunakan untuk mengoksidasi bijih. Langkah ini sepenuhnya independen dari mikroba. Peran bakteri adalah mengoksidasi biji lebih lanjut, tetapi yang lebih penting juga regenerasi oksidan kimia Fe3+ dari Fe2+. Sebagai contoh, bakteri mengkatalisis penguraian mineral pirit (FeS2) oleh mengoksidasi dari sulfur dan logam (dalam hal ini kasus besi besi, (Fe2+) dengan menggunakan oksigen. Ini menghasilkan produk cair yang dapat lebih dimurnikan dan disempurnakan untuk menghasilkan logam yang diinginkan.

(Sumber: google)

Jika bioleaching menjadi kegiatan industri kita akan ditekan untuk menghemat air dan sumber daya hydrogen. Hanya bijih yang mengandung belerang dapat digunakan karena pakan bakteri adalah belerang. Bioleaching tidak memerlukan banyak energi tetapi prosesnya lambat. Suhu tinggi pemanggangan dan peleburan tidak diperlukan, sehingga bioleaching bisa mendapatkan logam dari bijih kadar rendah.  Di masa mendatang, mungkin bioleaching juga akan digunakan untuk logam tambang lainnya seperti seng dan nikel. Secara keseluruhan, bioleaching menciptakan polusi udara dan kerusakan yang minimal terhadap formasi geologi, karena bakteri yang digunakan adalah alami.

 (Sumber: google)

DAFTAR PUSTAKA

Aswegen PC van, Godfrey MW, Miller DM, Haines AK, 1991. Developments and innovations in bacterial oxidation of refractory ores. Miner Metall Process November:188–191

Atlas, R.M dan Bartha R. 1993. Microbial Ecology: Fundamental and Aplications. California The Benjamin/Cummings Redwood City.

Avery, Robert K. 1980. Communication Media and The Media. New York : Random House.

Brandl, H. 2001. Microbial Leaching of Metal, Switserland.

Brierley JA, 2000. Expanding role of microbiology in metallurgical processes. Min Eng 52:49–53.

Brierley JA, Brierley CL ,1999. Present and future commercial applications of biohydrometallurgy. In: Amils R, Ballester A (eds) Biohydrometallurgy and the environment toward the mining of the 21st century, IBS99. Elsevier, Amsterdam, pp 81–89

Brierly, C. L.  CRC Cr.1978.  Rev. Microbiol. 6, 207

Bryner LC, Beck JV, David DB, Wilson DG, 1954. Microorganisms in leaching sulfide minerals. Ind Eng Chem 46:2587–2592

Bustos S, Castro S, Montealegre S, 1993. The Sociedad Mineral Pudahuel bacterial thin-layer leaching process at Lo Aguirre. FEMS Microbol Revs 11:231–236.

Cao J, Zhang G, Mao Z, Fang Z, Yang C, B Han, 2009. Influence of Mg2+ on the growth and activity of sulfate reducing bacteria. Hydrometallurgy 95:127–134.

Chen S., Wilson DB, 1997, Construction and Characterization of Escherichia coli Genetically Enggineered for Bioremidiation of Hg2+ Conminated Environments, J. Appl. Environ. Microbiol. Vol. 63.

Chen S., Wilson DB, 1997, Genetic Engineering of Bacteria and Their Potential for Hg2+ Bioremidiation.  J. Biodegradation. Vol. 8

Chen SY and Lin JG, 2000. Influence or Solid Content on Bioleaching of Heavy Metal from Contaminated Sediment By Thiobocillus spp. I. or Chemical Teckonology and Bioteknology. 75: 649-56.

Chen Y, Hua Y, Zhang S, Tian G , 2005. Transformation of heavy metal forms Mikoremediasi Logam Berat... Kurniawan dan Ekowati 43 during sewage sludge bioleaching. J Hazard Mater 123:196–202.

Colmer AR, Hinkle ME (1947) The role of microorganisms in acid mine drainage: a preliminary report. Science 106:253–256

Connel dan Miller, 1995, Kimia dan Etoksikologi Pencemaran, diterjemahkan oleh Koestoer, S., hal. 419, Indonesia University Press, Jakarta.

Couillard D and Zhu S, 1992. Bacterial Leaching of Heavy Metals From Sewage Sludge For Agricultural Application. Water, Air. And Soil Pollution, 63: 67-80.

Crueger, W. and Crueger, A, 1984, Biotechnology: A Textbook of Industrial Microbiology, Science Tech, Inc.

Darmono. 2001. Pengertian Logam Berat. http://letsbelajar.blogspot.com/2007/08/logamberat.html. Diakses pada tanggal  29 November 2017.

Dew DW, Lawson EN, Broadhurst JL (1997) The BIOX process for biooxidation of gold-bearing ores or concentrates. In: Rawlings DE (ed) Biomining: theory, microbes and industrial processes. Springer, Berlin Heidelberg New York; Landes, Berlin, p 45–80.

Ehrlich HL (1999) Past, present and future of biohydrometallurgy. In: Amils R, Ballester A (eds), Biohydrometallurgy and the environment toward the mining of the 21st century, IBS99. Elsevier, Amsterdam, pp 3–12.

Ehrlich, H.L, 1992, Metal Extraction and Ore Discovery, in Lederbeg (Eds) Encyclopedia of Microbiology, vol.3, Academic Press, Inc.