Dokumen tersebut membahas tentang biodegradasi senyawa hidrokarbon dan organik lainnya secara umum. Terdapat penjelasan mengenai klasifikasi senyawa hidrokarbon, contoh struktur senyawa organik, kecepatan degradasi berbagai senyawa, serta mekanisme degradasi hidrokarbon alifatik, aromatik, dan polisiklik aromatik oleh mikroorganisme dan jamur.

1. BIODEGRADASI
SENYAWA HIDROKARBON
Nama : Novi Larasati
NPM : A1F009039

2. SENYAWA ORGANIK
 Senyawa bukan siklik (hidrokarbon
alifatik)
 Senyawa siklik
- hidrokarbon alisiklik
- hidrokarbon aromatik
Senyawa heterosiklik

3. KLASIFIKASI
SENYAWA HIDROKARBON (1)
 Hidrokarbon
 hidrokarbon alifatik, jenuh dan tak jenuh
 hidrokarbon alisiklik
 hidrokarbon aromatik
 hidrokarbon polisiklik aromatic (PAHs)
 Senyawa terhalogenasi
 senyawa alifatik terhalogenasi
 senyawa aromatik terhalogenasi
 eter terhalogenasi
 senyawa terhalogenasi lainnya

4. KLASIFIKASI
SENYAWA HIDROKARBON (2)
3 Asam dan Ester
- asam-asam karboksilat
- ester dari asam-asam karboksilat
3 Senyawa-senyawa lain yang mengandung
Oxygen
- keton
- aldehida
- eter
- alkohol
3 Senyawa-senyawa lain

5. CONTOH STRUKTUR
SENYAWA ORGANIK
Hidrokarbon
Hidrokarbon aromatik polisiklik aromatik
Alkana
Cincin
benzenoid
tipe bifenil
Organohalida
Senyawa nitro

6. KECEPATAN DEGRADASI
SENYAWA ORGANIK
Kondisi
Senyawa
Aerobic Anaerobic
Acetone 1 1
BTEX 1 2 to 4
PAH’s 1 3 to 4
1. Cepat terdegradasi 2. Agak lambat terdegradasi
3. Lambat terdegradasi 4. Tidak terdegradasi

7. HIDROKARBON ALIFATIK

8. DEGRADASI HIDROKARBON
ALIFATIK (JENUH MAUPUN TAK
JENUH) DAN ALISIKLIK (1)
 Senyawa alisiklik diubah menjadi senyawa
alifatik
 Senyawa alifatik dioksidasi secara terminal
maupun subterminal
 Oksidasi secara terminal menghasilkan
alkohol primer (1-alkohol)
 Oksidasi secara subterminal menghasilkan
alkohol sekunder (2-alkohol)

9. DEGRADASI HIDROKARBON
ALIFATIK (JENUH MAUPUN TAK
JENUH) DAN ALISIKLIK (2)
 Oksidasi selanjutnya mengubah alkohol
primer menjadi asam alkanoat (asam
lemak)
 Asam alkanoat didegradasi melalui oksidasi
β seperti halnya asam lemak

10. OKSIDASI
β (BETA)

11. BTEX
Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene
 Hidrokarbon monoaromatik volatil
 Sering ditemukan bersama-sama dalam minyak
bumi
 Penyebab utama pencemaran lingkungan

12. OKSIDASI BTEX

13. MIKROBIOLOGI DEGRADASI
BTEX SECARA AEROBIK
• Genera utama: Pseudomonas, Burkhoderia, dan
Xanthomonas
• Pseudomonas: kemoorganotrof, aerobik, bakteri
berbentuk batang
• Diisolasi dari lingkungan tercmar
• Beberapa bersifat patogen
• 1968: Telah diisolasi beberapa galur Pseudomonas
putida yang
• Tumbuh di etilbenzena, benzena, dan toluena
• Memiliki enzim toluena dioksigenase!

14. TOLUENE DIOXYGENASE
Mengkatalisis lebih dari 108 macam reaksi, termasuk
1. Senyawa aromatik monosiklik 2. Senyawa polisiklik aromatik
3. Senyawa aromatik terhubung 4. Senyawa lainnya
(bifenil)

15. MIKROBIOLOGI DEGRADASI
BTEX SECARA ANAEROBIK
• Mikroorganisme yang mampu mendegradasi
BTEX secara anaerobik
• Pendenitrifikasi, misalnya Thauera aromatica
• Pereduksi besi
• Pereduksi sulfat, misalnya Desulfovibrio,
Desulfobacter
• Penghasil metana
• Biasanya memerlukan kerjasama beberapa jenis
mikroorganisme

16. DEGRADASI BTEX SECARA
ANAEROBIK

17. MINYAK BUMI DAN HIDROKARBON
POLISIKLIK AROMATIK LAINNYA
 Karsinogen, mutagen
 Proses degradasi lambat
karena
 Sifatnya hidrofobik,
atau kelarutannya
dalam air rendah
 Terjerap kuat pada
partikel tanah

18. PEMECAHAN
HIDROKARBON
POLISIKLIK
AROMATIK
SECARA
BERTAHAP
MELALUI
OXIDASI

19. MIKROBIOLOGI DEGRADASI
HIDROKARBON POLISIKLIK AROMATIK
 Bakteri  Jamur
 Pseudomonas  Phanerochaete
 Achromobacter  Cunninghamella
 Arthrobacter  Penicillium
 Mycobacterium  Candida
 Flavobacterium  Sporobolomyces
 Corneybacterium  Cladosporium
 Aeromonas
 Anthrobacter
 Rhodoccus
 Acinetobacter

20. TIDAK SATUPUN
MIKROORGANISME MAMPU
MENGATASI SEMUA
 Fenantrena
 Arthrobacter polychromogens,
Mycobacterium sp., Phanerochaete
chrysosporium dan Bacillus sp.
 Naftalena
 Bacillus sp., dan Phanerochaete
chrysosporium
 Fluorantena dan pirena yang telah terdegradasi
secara parsial
 Mycobacterium sp.

21. PEMECAHAN BERTAHAP
HIDROKARBON POLISIKLIK AROMATIK
 Oksidasi parsial oleh
jamur busuk putih
(white rot fungi),
mengubah
hidrokarbon polisiklik
aromatik menjadi
lebih larut air dan
tersedia bagi jasad
hidup,
 bakteri kemudian
melanjutkan proses
degradasinya

22. JAMUR BUSUK PUTIH
(White Rot fungi, Basidiomycota)
 Merasmiellus troyanus, Pleurotus spp.,
Phanerochaete spp., Trametes versicolor
 Memiliki sistem ligninolitik
 Pembusukan dipercepat oleh
 adanya media tumbuh padat, misalnya seresah,
yang berfungsi sebagai sumber karbon
 Penambahan surfaktan (Tween 80)
 Akan tetapi memunculkan masalah
pembuangan limbahnya

23. STUDI KASUS:
Phanerochaete chrysosporium
 Mampu mendegradasi berbagai senyawa hidrofobik
pencemar tanah yang persisten
 Kemampuan degradasi yang luas ditemukan di tahun
1980an
 Bukan mikroorganisme tanah sehingga tidak
dikhawatirkan akan merajai lingkungan tanah
 Membutuhkan tambahan sumber C, misalnya tongkol
jagung, gambut, cacahan kayu atau jerami
 Nisbah C:N=80:1 (jerami) hingg 350:1 (cacahan kayu)
 Peningkatan nisbah C:N di tanah kaya N mengubah
lingkungan yang menguntungkan bagi P.
chryososporium

24. OKSIDASI DAN PELARUTAN
HIDROKARBON POLISIKLIK AROMATIK
OLEH Phanerochaete chrysosporium :
 Peroksidase: lignin peroksidase (LiP), manganese-
dependent peroksidase (MnP) and laccase (L)
 Reaksi keseluruhan: oksidasi hidrokarbon polisiklik
aromatik oleh peroksidase menjadi quinon; dan dilanjutkan
menjadi CO2
 Hasil metabolisme seperti quinon 1000- to 100,000 x lebih
larut daripada senyawa asalnya
 Antrasena dioksidasi menjadi 9,10-antraquinon kemudian
menjadi asam ftalat
 Fenantrena dioksidasi menjadi 9,10-fenantrena quinon
kemudian menjadi asam 1'1'-bifenil-2,2'-dikarboksilat
(asam bifenit)
 Pirena dan benzo[α]pirena dioksidasi secara parsial
menjadi beberapa jenis isomer quinon

25. Dix and Webster, 1995

26. Dix and Webster, 1995

27. Dix and Webster, 1995

28. PERANAN JAMUR DALAM BIOREMEDIASI
 Senyawa terklorinasi atau termetilasi dapat
didegradasi oleh jamur – terutama jamur
pendegradasio lignin
 Dapat mendegradasi senyawa rekalsitran
 Mekanisme
 demetilasi dan/atau reduktif deklorinasi
 pemecahan cincin aromatic
 CO dan/atau CH dan CO sebagai hasil
2 4 2
oksidasi akhir

29. JAMUR BUKAN PEMBUSUK PUTIH
 Deuteromycota
 Aspergillus niger, Penicillium glabrum,
P. janthinellum, zygomycete,
Cunninghamella elegans
 Basidiomycete
 Crinipellis stipitaria

30. MEKANISME DEGRADASI HIDROKARBON
POLISIKLIK AROMATIK PADA JAMUR
BUKAN PEMBUSUK PUTIH
 Sistem enzim monooksigenase Sitokrom P-450
pada jamur bukan pembusuk putih memiliki
kemiripan dengan sistem yang dimiliki mamalia
 langkah 1. pembentukan monofenol, difenol,
dihidrodiol dan quinon
 langkah 2. terbentuk gugus tambahan yang
larut air (misalnya sulfat, glukuronida, ksilosida,
glukosida). Senyawa ini merupakan hasil
detoksikasi pada jamur dan mamalia.

31. CONTOH DEGRADASI HIDROKARBON
POLISIKLIK AROMATIK OLEH JAMUR
BUKAN PEMBUSUK PUTIH
 bahan peledak pirena
 Crinipellis stipitaria
 2,4,6-trinitrotoluena (TNT)
 Galur basidiomycetes pembusuk kayu dan
seresah, misalnya Clitocybula dusenii,
Stropharia rugosa-annulata, Phanerochaete
chrysosporium
 Gliseril trinitrat (nitrogliserin-1,2,3-propanatriol
trinitrat) – bahan mesiu
 Penicillum corylophilum

32. STRUKTUR
KIMIA
PESTISIDA
AROMATIK
TERKLORINASI

33. KECEPATAN DEGRADASI SENYAWA
ORGANIK TERKLORINASI
Kondisi
Senyawa
Aerobik Anaerobik
PCB sangat
tersubstitusi 4 2
Kurang tersubstitusi 2 4
Etena terklorinasi
PCE 4 1-2
TCE 3 1-2
DCEs 3 2-3
Vinil klorida 1-2 3-4
1. Highly biodegradable 2. Moderately biodegradable
3. Slow biodegradation 4. Not biodegraded

34. DEKLORINASI DAN DEMETILASI
DECAMBA SECARA REDUKTIF

35. 2,4-D DAN 2,4,5-T
(2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid)
 Dapat didegradasi oleh
jamur pendegradasi
lignin Diachromitus
squalens

36. PENTACHLOROPHENOL (PCP)
 Herbisida yang digunakan sejak 1920an
 Lebih meracun dibandingkan DDT
 Dapat didegradasi oleh Lentinus edodes
(shiitake mushroom)

37. ATRAZIN
(2-chloro-4-ethylamino-6-
sopropyldiamino-1,3,5-triazine)
 Herbisida yang sering digunakan
 Sering mencemari air tanah
 Dapat didegradsi oleh Pleurotus pulmonarius

38. SENYAWA BI DAN DIFENIL

39. PENGARUH SUBSTITUSI TERHADAP
SENYAWA BIFENIL

40. DEGRADASI DDT PADA KONDISI
AEROB DAN ANAEROB

41. BIFENIL TERPOLIKLORINASI
(POLYCHORINATED BIPHENYLS, PCBS)
 Cairan hidraulik, pembunuh api, pemlastik,
pelarut organik, busa karet, serat gelas,
senyawa penahan air, bahan penahan suara
 Diakumulasi di jaringan adipose
 Mengakibatkan iritasi, gangguan
reproduksi dan cacat lahir, dan merusak
jaringan ginjal, syaraf, dan sistem imun
 Sangat stabil

42. DEGRADASI PCB
 Pemanasan (1200oC)
 Hasil degradasi (dioxin) lebih berbahaya daripada
PCB
 Tahan transformasi biologis
 kecepatan biodegradasi menurun dengan
bertambahnya jumlah atom Cl-
 karbazol dan katekol dioksigenase
 Monooksigenase sitokrom P450 tertentu
 Enzim yang diproduksi oleh jamur pendegradasi
lignin: laccase dan peroksidase lainnya
 Pendegradasi PCB: Phanerochaete chrysosporium,
Nocardia, Pseudomonas, Alcaligenes, Acinetobacter.

43. PROSES DEGRADASI PCB:
1. DEHALOGENASI OLEH BAKTERI ANAEROBIK:
DEKLORINASI REDUKTIF
 Penggantian Cl oleh H
 Hasil akhir bifenil
 Dapat dimetabolisme
oleh berbagai spesies
bakteri
 Pelarutan dipacu oleh
produksi biosurfaktant
sebelum proses deklorinasi
 Hasil akhir: degradasi PCBs
menjadi CBAs

44. PROSES DEGRADASI PCB:
2. DEGRADASI OKSIDATIF SENYAWA YANG
KURANG BERHALOGEN
 Aerobik: molekul oksigen atau radikal perioksida
(OOH) seperti hidrogen perioksida) hingga degradasi
menyeluruh dari PCB
 Hasil: asam dan alkohol berstruktur cincin
tunggal seperti katekol, asam salisilat, dan asam
benzoat
 Beberapa hasil antara dapat lebih toksik daripada
senyawa asalnya
 Galur: Burkholderia cepacia LB400 , Pseudomonas
pseudoalacalignes KF707
 lanjutan deklorinasi, pemutusan struktur cincin C,
dan mineralisasi lanjut hingga sangat
menurunkan toksisitas
 Hasil akhir: mineralisasi CBAs menjadi CO2

45. BENZO[a] PIRENE, BENZ[a]ANTRASENA,
BENZO[b]FLUORANTENA DAN KRISENA
 Membutuhkan sumber
karbon tambahan, co-
metabolism

46. Terima Kasih