Contoh sederhana, air cucian beras dimasukkan pada botol tertutup (eks kemasan air mineral). Pada hari pertama tampak keruh berwarna putih, selang beberapa waktu (hari, minggu, bulan) air ketuh tersebut menjadi jernih (supernatan). sebagian lagi jadi endapan dan apungan. Botol menjadi menggembung menandakan adanya gas. Mengapa bisa terjadi ?
Air cucian beras dimasukkan ke dalam botol tertutup untuk menciptakan kondisi anaerobik (minim oksigen) yang mendukung fermentasi oleh bakteri seperti Acetobacter xylinum atau bakteri asam laktat (BAL), sehingga menghasilkan produk seperti nata de rice atau probiotik alami. Dalam kondisi ini, bakteri anaerob atau fakultatif anaerob dapat tumbuh optimal karena air cucian beras kaya nutrisi seperti glukosa (hingga 21,89% pada cucian pertama), karbohidrat, protein, dan vitamin yang menjadi sumber energi bagi mereka. Proses ini menurunkan pH secara bertahap akibat produksi asam asetat atau asam laktat, yang justru menguntungkan fermentasi.
Asal bakteri anaerob tersebut berasal dari pericarp (lapisan luar beras) yang terkikis saat pencucian, serta lingkungan sekitar seperti udara, air, atau wadah yang sudah terkontaminasi mikroorganisme alami. Bakteri seperti genus Streptococcus (BAL) atau Rhodopseudomonas sp. muncul secara spontan selama fermentasi 3-5 hari di botol tertutup, memanfaatkan nutrisi yang tersedia tanpa perlu inokulasi tambahan. Hal ini umum dalam praktik tradisional pemanfaatan limbah rumah tangga untuk pupuk organik cair atau media pertumbuhan mikroba.
Ya, udara bisa tercemar "bibit" atau spora mikroba anaerob, meskipun jarang dan dalam jumlah kecil karena sebagian besar anaerob obligat sensitif terhadap oksigen. Spora bakteri anaerob seperti genus Clostridium (misalnya Clostridium tetani penyebab tetanus, Clostridium botulinum penyebab botulisme, dan Clostridium perfringens penyebab gangren gas) tahan terhadap kondisi aerobik dan dapat menyebar melalui debu, angin, atau aerosol dari tanah, air limbah, atau feses hewan. Mikroba anaerob fakultatif seperti Escherichia coli, Lactobacillus, atau Streptococcus lebih umum di udara karena mereka toleran oksigen dan berasal dari kontaminasi lingkungan rumah tangga, saluran pencernaan, atau makanan busuk.
Jenis Mikroba Anaerob di Udara
Clostridium spp.: Spora dominan dari tanah dan limbah organik, menyebabkan infeksi oportunistik.
Bacteroides fragilis: Dari flora usus manusia, terdeteksi di udara rumah sakit atau area sanitasi buruk.
Bakteri asam laktat (BAL) seperti Lactobacillus: Dari fermentasi alami, mudah terbawa udara lembab.
Fusobacterium nucleatum: Dari infeksi mulut, menyebar via droplet udara.
Kondisi lembab atau minim sirkulasi udara meningkatkan kelangsungan hidupnya, relevan dengan praktik fermentasi air cucian beras di botol tertutup. Spora bakteri anaerob di udara yang berfungsi mendegradasi zat organik utamanya dari genus Clostridium, yang bersifat obligat anaerob dan membentuk spora tahan udara untuk bertahan di lingkungan aerobik sebelum mencapai kondisi anaerob.
Jenis Utama Spora Bakteri Anaerob Degradasi Organik di Udara
Clostridium spp. (contoh: C. cellulolyticum, C. thermocellum): Mengurai selulosa, pati, dan senyawa organik kompleks menjadi asam volatil, hidrogen, dan metana; spora umum di tanah dan debu udara.
Clostridium acetobutylicum: Menghasilkan aseton, butanol, dan asam asetat dari karbohidrat; spora menyebar via udara dari limbah organik.
Methanobacterium spp.: Metanogen anaerob yang mendegradasi asam lemak menjadi metana (CH₄) dalam digester; spora jarang di udara tapi hadir di aerosol limbah.
Spora ini berasal dari tanah, feses, atau limbah organik yang terbawa angin/debu, relevan untuk fermentasi alami seperti air cucian beras di kondisi tertutup.
Aerosol limbah cair terbentuk melalui proses fisik dan mekanik yang mengubah cairan limbah menjadi partikel halus terdispersi di udara, sering kali saat pengolahan atau penanganan tidak tepat.
Proses Pembentukan Utama
Aerasi dan agitasi: Saat limbah dicampur atau diaduk di instalasi pengolahan (seperti tangki aerasi), gelembung udara pecah di permukaan, melepaskan droplet kecil berisi mikroba dan zat organik ke udara.
Semprotan dan percikan: Aktivitas seperti flushing toilet, pencucian, atau pompa limbah menghasilkan semprotan yang membentuk aerosol saat droplet (<10 μm) menguap atau terbawa angin.
Penguapan dan evaporasi: Di area terbuka seperti septic tank atau saluran drainase, uap air membawa partikel organik dan spora bakteri dari limbah yang menguap.
Proses ini umum di fasilitas sanitasi rumah tangga atau industri, membawa spora anaerob seperti Clostridium dari limbah organik ke udara lembab
Proses pengolahan limbah cair secara anaerob
Pengolahan limbah cair secara anaerob melibatkan reaksi biokimia yang memecah bahan organik kompleks menjadi senyawa sederhana tanpa oksigen, menghasilkan biogas seperti metana (CH₄) dan karbon dioksida (CO₂). Proses ini terdiri dari empat tahap utama yang dilakukan oleh mikroorganisme anaerob. Tahapan ini efisien untuk limbah dengan kandungan organik tinggi, seperti dari industri makanan atau tahu.
Tahap Hidrolisis
Pada tahap ini, enzim dari bakteri hidrolitik memecah polimer organik tidak larut seperti karbohidrat, protein, dan lemak menjadi monomer larut seperti gula sederhana, asam amino, dan asam lemak. Proses ini merupakan langkah awal untuk membuat bahan organik tersedia bagi bakteri selanjutnya. Reaksi umum: polimer organik → monosakarida + asam amino + asam lemak.
Tahap Asidogenesis
Bakteri asidogenik mengkonversi gula, asam amino, dan asam lemak menjadi asam organik volatil (VFA seperti asetat, propionat, butirat), hidrogen (H₂), karbon dioksida (CO₂), amonia (NH₃), dan hidrogen sulfida (H₂S). Tahap ini mirip dengan fermentasi asam laktat pada pembuatan yogurt. Hasilnya menyediakan substrat untuk tahap berikutnya.
Tahap Asetogenesis
Bakteri asetogenik mengubah VFA rantai panjang (propionat, butirat) menjadi asetat, H₂ tambahan, CO₂, dan amonia. Proses ini sensitif terhadap akumulasi H₂, yang harus rendah agar reaksi berlanjut efisien. Reaksi contoh: propionat → asetat + CO₂ + H₂.
Tahap Metanogenesis
Metanogen (archaea) mengubah asetat, H₂, dan CO₂ menjadi CH₄ dan CO₂ akhir. Ada dua jalur: asetoklastik (asetat → CH₄ + CO₂) dan hidrogenotrofik (4H₂ + CO₂ → CH₄ + 2H₂O). Biogas yang dihasilkan dapat dimanfaatkan sebagai energi, dengan komposisi CH₄ 50-75%
Tidak ada komentar:
Posting Komentar