Fitoremediasi dan Hiperakumulator Pada Tumbuhan

 

Fitoremediasi

   Kontaminasi pada tanah dan perairan diakibatkan oleh banyak penyebab termasuk limbah industri, limbah penambangan, residu pupuk, dan pestisida hingga bekas instalasi senjata kimia. Bentuk kontaminasi berupa berbagai unsur dan substansi kimia berbahaya yang mengganggu keseimbangan fisik, kimia, dan biologi tanah. Kontaminasi oleh logam berat seperti kadmium (Cd), seng (Zn), plumbum (Pb), kuprum (Cu), kobalt (Co), selenium (Se), dan nikel (Ni) menjadi perhatian serius karena dapat menjadi potensi polusi pada permukaan tanah maupun air tanah dan dapat menyebar ke daerah sekitarnya melalui air, angin, penyerapan oleh tumbuhan bioakumulasi pada rantai makanan. Hal itu dapat menimbulkan gangguan pada manusia, hewan, dan tumbuhan, misalnya penyakit pada manusia akibat pencemaran kadmium dan keracunan pada hewan ternak akibat kontaminasi selenium dan molybdenum.

 

   Remediasi yang diartikan sebagai perbaikan lingkungan secara umum diharapkan dapat menghindari resiko-resiko yang ditimbulkan oleh kontaminasi logam yang berasal dari alam (geochemical) dan akibat ulah manusia (anthropogenic). Logam dalam tanah tidak dapat mengalami biodegradasi sehingga pembersihan kontaminan menjadi pekerjaan yang berat dan mahal.

   Ide dasar bahwa tumbuhan dapat digunakan untuk remediasi lingkungan sudah dimulai dari tahun 1970-an. Seorang ahli geobotani di Caledonia menemukan tumbuhan Sebertia acuminata yang dapat mengakumulasi hingga 20% Ni dalam tajuknya (Brown 1995) dan pada tahun 1980-an, beberapa penelitian mengenai akumulasi logam berat oleh tumbuhan sudah mengarah pada realisasi penggunaan tumbuhan untuk membersihkan polutan (Salt 2000).

 

   Ada beberapa strategi fitoremediasi yang sudah digunakan secara komersial maupun masih dalam taraf risetyaitu strategi berlandaskan pada kemampuan mengakumulasi kontaminan (phytoextraction) atau pada kemampuan menyerap dan mentranspirasi air dari dalam tanah (creation of hydraulic barriers). Kemampuan akar menyerap kontaminan dari air tanah (rhizofiltration) dan kemampuan tumbuhan dalam memetabolisme kontaminan di dalam jaringan (phytotransformation) juga digunakan dalam strategi fitoremediasi.

   Pada awal perkembangan fitoremediasi, perhatian hanya difokuskan pada kemampuan hiperakumulator dalam mengatasi pencemaran logam berat dan zat radioaktif, tetapi kemudian berkembang untuk pencemar anorganik seperti arsen (As) dan berbagai substansi garam dan nitrat, serta kontaminan organik seperti khlorin,  minyak hidrokarbon, dan pestisida.

 

Potensi Tumbuhan Hiperakumulator

 

Secara alami tumbuhan memiliki beberapa keunggulan, yaitu:

(i)                  Beberapa famili tumbuhan memiliki sifat toleran dan hiperakumulator terhadap logam berat;

(ii)                Banyak jenis tumbuhan dapat merombak polutan;

(iii)                Pelepasan tumbuhan yang telah dimodifikasi secara genetik ke dalam suatu lingkungan relatif lebih dapat dikontrol dibandingkan dengan mikrob;

(iv)               Tumbuhan memberikan nilai estetika;

(v)                Dengan perakarannya yang dapat mencapai 100 x 106 km akar per ha, tumbuhan dapat mengadakan kontak dengan bidang tanah yang sangat luas dan penetrasi akar yang dalam;

(vi)               Dengan kemampuan fotosintesis, tumbuhan dapat menghasilkan energi yang dapat dicurahkan selama proses detoksifikasi polutan;

(vii)              Asosiasi tumbuhan dengan mikrob memberikan banyak nilai tambah dalam memperbaiki kesuburan tanah (Feller 2000).

Mekanisme biologis dari hiperakumulasi unsur logam pada dasarnya meliputi proses-proses:

(i)                  Interaksi rizosferik, yaitu proses interaksi akar tanaman dengan media tumbuh (tanah dan air). Dalam hal ini tumbuhan hiperakumulator  memiliki kemampuan untuk melarutkan unsur logam pada rizosfer dan  menyerap logam bahkan dari  fraksi tanah yang tidak bergerak sekali sehingga menjadikan penyerapan  logam oleh tumbuhan hiperakumulator melebihi tumbuhan normal (McGrath et al. 1997);

(ii)                Proses penyerapan logam oleh akar pada tumbuhan hiperakumulator lebih cepat dibandingkan tumbuhan normal, terbukti dengan adanya konsentrasi logam yang tinggi pada akar (Lasat 1996). Akar tumbuhan hiperakumulator memiliki daya selektifitas yang tinggi terhadap unsur logam tertentu (Gabbrielli et al. 1991);

(iii)               Sistem translokasi unsur dari akar ke tajuk pada tumbuhan hiperakumulator lebih efisien dibandingkan tanaman normal. Hal ini dibuktikan oleh rasio konsentrasi logam tajuk/akar pada tumbuhan hiperakumulator lebih dari satu (Gabbrielli et al. 1991).

Karakteristik tumbuhan  hiperakumulator adalah:

(i)                  Tahan terhadap unsur logam dalam konsentrasi tinggi pada jaringan akar dan tajuk;

(ii)                Tingkat laju penyerapan unsur dari tanah yang tinggi dibanding tanaman lain;

(iii)               Memiliki kemampuan mentranslokasi dan mengakumulasi  unsur logam dari akar ke tajuk dengan laju yang tinggi.

   Pada kondisi normal konsentrasi Zn, Cd, atau Ni pada akar adalah 10 kali lebih tinggi dibanding konsentrasi pada tajuk, tetapi pada tumbuhan hiperakumulator, konsentrasi logam pada tajuk  melebihi tingkat konsentrasi pada akar (Brown et al. 1995a).

 

  Dalam prakteknya, fitoremediasi adalah menanam areal terkontaminasi dengan tumbuhan hiperakumulator. Kunci dari keberhasilan adalah pada pemilihan jenis tumbuhan yang sesuai (Lihat Tabel 1 & 2) dan penerapan praktek-praktek agronomis serta pemberian perlakuan baik pada tanah maupun pada tumbuhan sesuai kebutuhan. Pemanenan dilakukan secara periodik sesuai dengan umur tumbuhan. Biomassa hasil panen yang mengandung kontaminan diabukan dan diisolasi atau diaplikasikan ke lokasi lain yang mengalami kekurangan. Bila setelah pemanenan ternyata kandungan bahan pencemar masih tinggi maka penanaman diulang lagi hingga sebagian besar bahan kontaminan terserap oleh tanaman hingga kontaminan di dalam tanah mencapai tingkat yang tidak berbahaya lagi.

   Fitoremediasi memiliki potensi untuk dapat diterapkan pada berbagai jenis substansi, termasuk pencemar lingkungan yang paling parah sekalipun seperti kontaminasi arsen pada lahan bekas instalasi senjata kimia (Feller 2000). Fitoremediasi merupakan teknologi remediasi yang menawarkan biaya paling rendah. Bila dibandingkan biaya metode berbasis rekayasa dengan fitoremediasi untuk pembersihan logam berat dan radioaktif  adalah $10 - $3000  berbanding $0.02 - $1 per m3 tanah (Ebbs et al. 2000).

   Untuk masa yang akan datang fitoremediasi sangat diperlukan di Indonesia mengingat setiap tahun kasus pencemaran terus bertambah jumlah dan intensitasnya. Sementara itu daya dukung tanah dan sumberdaya air semakin menurun dari waktu ke waktu. Sedikitnya 35% wilayah Indonesia sudah beralih fungsi menjadi areal pertambangan. Dengan sendirinya hal ini akan merubah bentang alam Indonesia dan menjadikan potensi pencemaran yang juga semakin besar di kemudian hari. Terlebih lagi, menurut perkiraan dalam jangka waktu tidak lama lagi akan dibuka sedikitnya empat operasi penambangan baru berskala besar diantaranya adalah di kawasan Halmahera yang terkenal memiliki ekosistem laut yang paling kaya di dunia. Dari operasi baru ini diperkirakan sedikitnya satu juta hektar hutan lindung akan terganggu dan sekitar tujuh juta penduduk akan terkena dampaknya.

   Indonesia memiliki modal penting berupa keragaman hayati terbesar kedua setelah Brazil. Hal ini sangat memungkinkan untuk mendapatkan sumber tanaman  hiperakumulator. Hasil penelitian melaporkan bahwa tanaman eceng gondok dapat menyerap hingga 180 ppm Pb dan telah digunakan diantaranya untuk membersihkan silver salt dari air limbah prossesing. Tanaman akar wangi yang dapat tumbuh pada media dengan kadar Pb hingga 300 ppm biasa digunakan untuk rehabilitasi lahan tercemar logam berat. 

(oleh Dhini Dwi Permatasari)