MAKALAH PERAN MIKROBA DALAM MENGHASILKAN METANA

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Ada miliaran mikroba yang hidup di bumi baik yang bersifat patogen dan non patogen. Miliaran mikroba ini dapat menguntungkan dan dapat pula merugikan manusia dan kehidupannya. Keberadaannya yang semakin beragam menimbulkan manusia untuk lebih memanfaatkan keberadaan mikroba ini untuk keberlangsungan kehidupan. Archaebacteria meupakan golongan bakteri yang banyak dimanfaatkan manusia. Archaebacteria (Yunani, archaio = kuno) adalah merupakan kelompok bakteri yang dinding selnya tidak mengandung peptidoglikan. Archaebacteria hidup di lingkungan yang ekstrim. Berdasarkan lingkungan hidupnya, kelompok bakteri ini dibedakan menjadi bakteri metagonen, bakteri halofil, dan bakteri termoasidofil.

1. Bakteri metagonen adalah bakteri yang menghasilkan metana dari gas hydrogen dan CO2 atau asam asetat. Metana disebut sebagai biogas.

2. Bakteri halofil (Yunani, halo = garam, philos = suka) adalah bakteri yang hidup di lingkungan dengan kadar garam tinggi.

3. Bakteri termoasidofil hidup di lingkungan ekstrim yang panas dan asam. Kondisi optimal untuk bakteri ini adalah pada tempertatur 60 - 800C dengan pH 2 - 4.

Bakteri metanogen mulai dimanfaatkan setelah seorang ilmuan yaitu Alessandro Volta (1776) melakukan eksperimen pada gas yang mudah terbakar. Hingga saat ini gas tersebut dikenal sebagai metana.

Mikroba penghasil metana dapat ditemukan pada daerah yang memiliki cuaca ekstrim seperti pada lapisan es Greenland serta pada padang pasir yang panas dan kering. Para ilmuwan telah mencatat bahwa konsentrasi metana pada lapisan es yang terendah dan sepanjang 90 meter mencapai sepuluh kali lipat lebih tinggi daripada lapisan di atasnya. Mereka menduga bahwa tingginya kandungan metana karena adanya populasi mikroba dari golongan metanogen yang menghasilkan metana. Di lain pihak, metana berkosentrasi tinggi juga ditemukan di atmosfer Mars oleh wahana Mars Express milik Eropa meskipun sumbernya masih belum diketahui. Metana bisa berasal dari aktivitas geologi, misalnya gunung berapi yang belum terlihat sampai sekarang atau sumber biologi, misalnya bakteri-bakteri metanogen. Sumber penghasil metana yang terbarukan jelas ada di sana. Sebab, jika tidak, sinar ultraviolet dari matahari seharusnya telah mengurai metana dalam 340 tahun. Metana merupakan gas yang terbentuk oleh adanya ikatan kovalen antara empat otom H dengan satu atom C. Metana merupakan suatu alkana. Alkana secara umum memiliki sifat sukar reaksi (memiliki afinitas yang kecil) sehingga biasa disebut parafin. Sifat lain dari alkana adalah mudah mengalami reaksi pembakaran sempurna dengan oksigen menghasilkan gas karbondioksida dan uap air.

1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas adapun rumusan masalah sebagai berikut:
1. Apa yang dimaksud dengan metana?
2. Bagaimana karakteristik mikroba penghasil metana?
3. Bagaimana proses pembentukan metana oleh mikroba penghasil metana?
4. Bagaimana peranan mikroba penghasil metana dalam bioteknologi?

1.3. Tujuan Penulisan
Berdasasrkan rumusan masalah diatas adapun tujuan penulisan sebagai berikut:
1. Untuk mengetahui pengertian metana
2. Untuk mengetahui karakteristik mikroba penghasil metana
3. Untuk mengetahui proses pembentukan metana oleh mikroba penghasil metana
4. Untuk mengetahui peranan mikroba penghasil metana dalam bioteknologi

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Metana

Metana merupakan gas yang terbentuk oleh adanya ikatan kovalen antara empat otom H dengan satu atom C. Metana merupakan suatu alkana. Alkana secara umum memiliki sifat sukar reaksi (memiliki afinitas yang kecil) sehingga biasa disebut parafin. Sifat lain dari alkana adalah mudah mengalami reaksi pembakaran sempurna dengan oksigen menghasilkan gas karbondioksida dan uap air.

Metana merupakan gas yang tidak berwarna, sehingga tidak bisa diihat dengan mata telanjang. Tetapi metana dapat diidentifikasi melalui panca indra penciuan karena baunya yang khas. Sebenasrnya gas metan berasa di sekitar kita.

1.      Metana terdapat pada sampah sampah organik setelah dilakukan perombakan oleh bakteri penghasil metana. Beberapa industri memanfaatkan sampah organik untuk mengisolasi gas metana ini sebagai alternatif pengganti energi berbahan dasar fosil, termasuk isolasi gas metana dari kotoran ternak

2.      Metana dapat ditemukan pada kotoran hewan seperti sapi, kambing, domba dan unggas

3.      Metana juga dapat ditemukan pada kotoran manusis

4.      Gas elpiji yang kita gunakan mengandung metana

5.      Metana dapat terbentuk melalui proses pembaaran biomassa atau rawa rawa (merupakan proses alam seperti biogenik, termogenik dan abiogenik)

6.      Lahan gambut juga dapat menghasilkan gas metana

Selain di atas, di daerah-daerah tertentu juga diketahui mengandung metana dalam jumlah yang sangat besar (3000 kali jika dibandingkan dengan gas metana yang ada di atmosfer sekarang), tetapi dalam bentuk hidrat, seperti:

• Bagian barat Siberia (Danau Baikal) memiliki daerah kolam berlumpur seluas Prancis dan Jerman yang beku oleh es abadi. Di daerah ini mengandung tidak kurang dari 70 miliar ton metan hidrat
• Daerah antartika menyimpan kurang lebih 400 miliar ton metana dalam bentuk hidratnya
• Gas metana juga ditemukan terperangkap pada lantai samudra di kedalam 1000 kaki dengan jumlah yang sangat banyak, biasa disebut sebagai metan clathrate

Dampak gas metana dapat kita lihat dari segi ekonomis dan segi lingkungannya, dan keduanya mempunyai konsekuensi masing-masing jika memang ingin diterapkan.

Dari segi ekonomi dapat mengurangi ketegantungan kita terhadap bahan bakar fosil yang semakin hari semakin sedikit jumlahnya. Sehingga eksploitasi dan isolasi gas metana dapat digunakan sebagai bahan pengganti bahan bakar fosil. Mengingat jumlahnya yang sangat besar, baik dalam bentuk metan hidrat yang ada di kutub utara dan selatan, danau Baikal serta di dasar laut. Belum lagi ditambah gas metana hasil kotoran hewan ternak yang jumlahnya melebihi penduduk bumi. Tentunya ini bisa jadi bahan pertimbangan jika suatu hari nanti bahan bakar fosil habis. Tapi, namanya juga eksploitasi, selalu ada dampak negative yang ditimbulkan. Jadi harus dipertimbangkan benar-benar dampak negatifnya jika ingin mengambil langkah ini.

Dari segi lingkungan tidak salah lagi, gas metana menjadi penyebab utama pemanasan bumi sehingga berdampak pada perubahan iklim. tentunya sangat membahayakan bagi tatanan kehidupan yang ada di planet kita.

Metana adalah gas dengan emisi gas rumah kaca 23 kali lebih ganas dari karbondioksida (CO₂), yang berarti gas ini kontributor yang sangat buruk bagi pemanasan global yang sedang berlangsung. Berita buruknya adalah pemanasan global membuat suhu es di kutub utara dan kutub selatan menjadi semakin panas, sehingga metana beku yang tersimpan dalam lapisan es di kedua kutub tersebut juga ikut terlepaskan ke atmosfer.

Para ilmuwan memperkirakan bahwa Antartika menyimpan kurang lebih 400 miliar ton metana beku, dan gas ini dilepaskan sedikit demi sedikit ke atmosfer seiring dengan semakin banyaknya bagian-bagian es di antartika yang runtuh. Anda bisa membayangkan betapa mengerikannya keadaan ini: Bila Antartika kehilangan seluruh lapisan esnya, maka 400 miliar ton metana tersebut akan terlepas ke atmosfer! Ini belum termasuk metana beku yang tersimpan di dasar laut yang juga terancam mencair karena makin panasnya suhu lautan akibat pemanasan global.

Sekali terpicu, siklus ini akan menghasilkan pemanasan global yang sangat parah sehingga mungkin dapat mematikan sebagian besar mahluk hidup yang ada di darat maupun laut. Saya kurang pasti juga, tapi kalau dilihat dari satelit, kondisi benua antartika, dan Greenland; es yang ada di sana dari tahun ketahun semakin berkurang dengan kecepatan mencair lebih dari yang diprediksikan para ilmuan.

2.2 Karakteristik Mikroba Penghasil Metana

Mikroba penghasil metana sering disebut sebagai metanogen. Sedangkan proses pembentukan metana oleh mikroba tersebut disebut metanogenesis. Bakteri metanogen termasuk salah satu golongan Archaebacteria, selain halofilik, dan termofilik, sesuai dengan nama golongannya Archaebacteria merupakan mikroorganisme yang tahan hidup di daerah ektrim seperti perairan dengan kadar garam tinggi (halofil) contoh Halobacterium, serta daerah dengan temperatur tinggi seperti hydrothermal vent (extremethermofil) contoh Sulfolobus, Pyrodictium.

Semuanya ada di lingkungan air tawar yang anaerob seperti sedimen serta pada saluran pencernaan hewan. Jika ditinjau dari struktur selnya, Archaebacteria memiliki kemiripan dengan struktur sel eubakteria yaitu sel dengan tipe prokariot, struktur membran sel lipid bilayer namun bedanya pada Archaea menggunakan gugus eter yang berikatan pada lipid, berbeda dengan membran sel eubakteria yang menggunakan gugus ester untuk berikatan dengan lipid. Ikatan antara gugus eter dan lipid ini membentuk membran bilayer dari gliserol-dieter, membran monolayer dari digliserol-tetraeter.

Dinding sel berfungsi untuk melindungi sitoplasma dari perubahan tekanan osmotik dan memberi bentuk sel sehingga ada yang berbentuk kokus atau batang. Struktur dinding sel Gram positif dan Gram negatif tidak memiliki peptidoglikan, namun memiliki lapisan pseudopeptidoglikan yaitu suatu lapisan yang tersusun dari ulangan N-asetilglukosamin dan N-asam asetiltalosaminuronik (1-3 rantai, tahan terhadap lisozim) dengan 7 group L-asamamino yang saling bertumpang tindih (Methanobacterium), memiliki lapisan polisakarida merupakan polimer tebal yang terdiri dari galaktosamin, asam glukoronat,  glukosa, dan asetat. Lapisan ketiga berupa lapisan glikoprotein merupakan protein bermuatan negatif dengan banyak sisa asam amino terutama asam aspartat yang berikatan dengan polimer lain seperti glukosa, glukosamin, mannose, galaktosa, ribose, arabinosa.

Lapisan protein merupakan lapisan terakhir dari struktur dinding sel Archaebacteria yang terdiri dari subunit polipeptida tunggal yang berbentuk lembaran (pada golongan Methanospirillum) atau beberapa subunit polipeptida yang berbeda (pada Methanococcus, Methanomicrobium). Kebanyakan metanogen bersifat mesofilik dengan kisaran suhu optimum antara 20⁰C-40⁰C, namun metanogen juga dapat ditemukan di lingkungan ektrim seperti hydrothermalvent yang memiliki temperatur sampai 100⁰C. 

Secara lebih rinci karakteristik bakteri metanogen disajikan pada tabel 01 di bawah ini:

Tabel 01. Karakteristik Bakteri Metanogen

Karakteristik	Metanogen
Bentuk sel	Batang, kokus, spirilla, filament, sarcina
Sifat	Gram + / Gram -
Klasifikasi	Archaebacteria
Struktur dinding sel	Pseudomurein, protein, heteropolysaccharida
Metabolisme	Anaerob
Sumber energi dan sumber karbon	H2 + CO2, H2+ metanol, format, metilamin, metanol(30 % diubah menjadi CH4), asetat (80 % diubah menjadi CH4)
Produk katabolisme	CH4 atau CH4  +  CO2

Metanogen dapat memproduksi metana melalui perombakan substrat yang berbeda-beda. Berikut adalah jenis bakteri dan substrat yang digunakan dalam pembentukan metana:

Tabel 02. Bakteri Metanogen dan Substratnya

Genus	Substrat dalam metanogenesis
Methanobakteriales ·         Methanobacterium ·         Methanobrevibacter ·         Methanosphaera ·         Methanothermus ·         Methanothermobacter	·         H2 + CO2, format ·         H2 + CO2, format ·         Methanol + H2 ·         H2 + CO2, hipertermofilik ·         H2 + CO2, format, termofilik
Methanococcales ·         Methanococcus ·         Methanothermococcus ·         Methanocaldococcus ·         Methanotorris	·         H2 + CO2, piruvat + CO2, format ·         H2 + CO2, format ·         H2 + CO2 ·         H2 + CO2
Methanomicrobiales ·         Methanomicrobium ·         Methanogenium ·         Methanospirillum ·         Methanoplanus ·         Methanocorpusculum ·         Methanoculleus ·         Methanofollis ·         Methanolacinia	·         H2 + CO2, format ·         H2 + CO2, format ·         H2 + CO2, format ·         H2 + CO2, format ·         H2 + CO2, format, alkohol ·         H2 + CO2, format, alkohol ·         H2 + CO2, format ·         H2 + CO2, alkohol
Methanosarcinales ·         Methanosarcina ·         Methanolobus ·         Methanohalobium ·         Methanococoides ·         Methanohakophilus ·         Methanosaeta ·         Meethanosalsum	·         H2 + CO2, metanol, metilalanin, asetat ·         metanol, metilalanin ·         metanol, metilalanin,halophilik ·         metanol, metilalanin ·         metanol, metilalanin, metil sulfida, halophilik ·         asetat ·         metanol, metilalanin, dimetilsulfida
Methanopyrales ·         methanopyrus	·         H2 + CO2, hipertermopilik