Bakteri Metanotrof sebagai Pereduksi Emisi Metan dan Pemfiksasi N2 (Biofertilizer) di Lahan Sawah

Diposting oleh Unknown

Metan (CH4) merupakan salah satu gas rumah kaca utama yang dapat menyerap radiasi infra-merah sehingga berkontribusi terhadap pe0manasan global. Methanotrof merupakan bakteri yang hidup menggunakan metan sebagai sumber karbon dan energi. Bakteri Metanotrof memiliki peran utama dalam mereduksi metan yang lepas ke atmosfer dari lingkungan.

Pengukuran emisi CH₄ di lahan sawah mengindikasikan bahwa metan yang diproduksi pada bagian anaerob sebagian dioksidasi pada lapisan permukaan sedimen sawah (Conrad & Rothfus 1991). Bakteri pengoksidasi metan atau Methanotroph adalah organisme aerobik yang dapat tumbuh dan berkembang dengan metan sebagai satu-satunya sumber energi. Oleh karena itu, oksidasi metan dapat terjadi pada lingkungan mikro yang bersifat aerobik pada zona perakaran dan pada bagian yang bersifat toksik pada lapisan permukaan tanah. Proses oksidasi metan tersebut diinisiasi oleh enzim metan mono-oksigenase yang berperan dalam konversi metan menjadi metanol (Oremland dan Capone 1988).

Bakteri Metanotrof memiliki enzim soluble methane monooxygenase (sMMO) yang diketahui mampu mengkatalisis transformasi berbagai polutan. Tiga isolat bakteri Methanotroph (BGM 1, BGM 9, dan SKM 14) berhasil ditumbuhkan dan dimurnikan. Enzim sMMO diuji dengan metode kolorimetrik. Kurva pertumbuhan bakteri dan aktivitas sMMO dalam mengoksidasi naftalen menjadi naftol. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa hanya isolat BGM 9 yang menunjukkan aktivitas tertinggi sMMO (16,3 μM/jam).

Informasi tentang aspek mikrobiologi komunitas bakteri baik jenis, aktivitas dan dominasi bakteri Metanotrof yang berperan penting dalam menurunkan emisi gas rumah kaca CH4 pada lahan sawah di Indonesia. Bakteri Metanotrof dapat mendukung dan dimanfaatkan untuk mewujudkan lahan sawah yang ramah lingkungan. Aplikasi bakteri Metanotrof sebagai pengoksidasi metan dapat menjadi salah satu solusi untuk mengurangi emisi metan dari sawah. Oksidasi metan tertinggi dihasilkan oleh isolat BGM 1, BGM 2, BGM 3, BGM 9, dan SKM 14 (Hapsary 2008).

Pembangkit energi dari metana . Methanotrophs merupakan aerob obligat gram negatif yang memperoleh energi dari oksidasi metana menjadi karbon dioksida . Reaksi pertama untuk bakteri ini melibatkan enzim yang disebut metana monooxygenase ( MMO ) , yang mengubah metana menjadi metanol seperti yang ditunjukkan berikut:

CH₄ + O₂ + XH₂ CH₃OH + H₂O + X

Dimana X = hidrogen pembawa ( sitokrom pembawa elektron ) .
MMO adalah enzim yang mengandung tembaga kompleks yang dapat berupa membran - terikat atau bebas dalam sitoplasma . Reaksi kedua melibatkan dehidrogenase metanol yang mengubah metanol untuk formaldehida sebagai berikut

CH₃OH HCHO + 2e^-+ 2H⁺

Akhirnya reaksi yang terlibat dalam disimilasi karbon untuk pembangkit energi mencakup baik oksidasi melalui format menjadi karbon dioksida disebut monofosfat ribulosa ( RMP ) jalur . Banyak tipe I methanotrophs menggunakan monofosfat jalur ribulosa untuk pembangkit energi , tetapi beberapa di antaranya juga dapat menggunakan jalur serin . Beberapa spesies menggunakan jalur serin memiliki kina khas , pyrtolo - kuinon ( PQQ ) , sebagai akseptor hidrogen .

Bakteri ini mengkombinasikan metan dan oksigen untuk membentuk formaldehid dan diakhiri dengan pembentuakan senyawa organik. Proses oksidasi metan dimulai dengan transformasi metan menjadi metanol dengan adanya particulate methane monoxygenase (pMMO) yang terletak pada membran. Enzim ini mereduksi ikatan COO menjadi dioksigen. Satu atom oksigen tereduksi menjadi H₂O dan yang lainya berikatan dengan metan menjadi metanol. Selanjutnya metanol diubah menjadi formaldehid dengan adanya soluble methane monooxygenase (sMMO) yang terdapat pada sitoplasma dan formaldehid ditransformasikan menjadi biomassa melalui 2 siklus utama yaitu siklus RuMP dan serin.

Referensi :

Dunfield, P. F, V. N. Khmelenina, N. E. Suzina, Y. A. Trotsento, and S. N . Dedysh. 2003. Methylocella silvestris sp. nov., a novel methanotroph isolated from an acidic forest cambisol. DOI 10.1099/ iks. 0.02481-0. Juottonen, H. 2008. Archaea, bacteria, and methane production along environmental gradients in dens and bogs. Academic Dissertation in General Microbiology. Universiti of Helsinki.

Prescott, Lansing M, dkk. 2005. Microbiology sixth edition. New york : The McGraw-Hill Companies Inc.

Setyanto, P. 2008. Mitigasi gas metan pada lahan sawah. Balittanah.litbang.deptan.go.id/dokumentasi/buku/…/tanah sawah10.pdf. diakses pada tanggal 29 Desember 2013 pukul 22.00 WIB