Proses Anaerobik

Di alam, senyawa organik diuraikan secara biologis dengan berbagai macam bakteri. Sebagian kecil jenis bakteri dapat hidup hampir disemua lingkungan, namun sisanya merupakan bakteri yang sangat sensitif dengan kondisi lingkungan. Beberapa diantara mereka mampu mengkonsumsi senyawa organik sebagai makanan, namun ada bakteri yang sangat selektif dalam hal makanan.

Bakteri dapat mengkonsumsi senyawa organik dalam keadaan ada maupun tanpa adanya oksigen. Bakteri yang membutuhkan oksigen disebut sebagai bakteri aerob, dan bakteri yang hanya hidup tanpa oksigen disebut sebagai bakteri anaerob. Sebagian bakteri dapat hidup diantara keduanya dan biasa disebut sebagai bakteri fakultatif. 

Gambar Bakteri Anaerob

Proses anaerobik berlangsung dalam keadaan tidak ada oksigen, keberadaan oksigen dapat menggangu kestabilan proses. Dalam keadaan anaerobik, produk akhir dari proses yaitu gas methana (CH₄) yang mempunyai nilai energi pembakaran.

Proses anaerobik terbagi menjadi 2 fase proses utama, yaitu proses liquefaksi dan proses gasifikasi. Proses liquefaksi dimulai dengan hidrolisis atau pemecahan senyawa organik kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana terutama senyawa yang bersifat asam. Selain itu juga terjadi reaksi pengubahan piruvat dan hidrogen menjadi asam organik terutama asam lemak, alkohol dan karbondioksida (CO₂). Proses yang selanjutnya yaitu proses gasifikasi. Proses ini terjadi konversi dari asam organik, asam lemak dan alkohol menjadi gas methana (CH₄), karbondioksida (CO₂) dan hidrogen sulfida (H₂S) (Gerardi, 2003). Reaksi biokimia yang terjadi dalam reaktor seperti pada Tabel.

Substrat	Fase pertama	Fase kedua
Karbohidrat	CO2, H+, alkohol, asam lemak	Senyawa asam rantai pendek, CO2, CH4
Lemak	CO2, H+, alkohol, Senyawa asam	CO2, CH4, asam lemak
Protein	NH3, CO2, S2-, asam amino, asam lemak	NH3, H2S, CH4, asam amino

Salah satu hal utama yang perlu dipertimbangkan dalam proses anaerobik yaitu tipe makanan yang tersedia bagi bakteri pembentuk asam. Tipe makanan bakteri tersebut terdiri dari 2 bentuk, yaitu terlarut dan tidak larut. Dalam bentuk terlarut dapat dicerna secara langsung, seperti glukosa dalam air. Dalam bentuk tidak larut, seperti lemak ataupun senyawa kompleks, sangat sulit untuk dicerna langsung oleh bakteri. Lemak maupun senyawa kompleks harus dipecah terlebih dahulu sehingga menjadi dalam bentuk terlarut sebelum dapat dicerna. Hal ini dapat dicapai dengan keberadaan enzim yang diproduksi oleh bakteri. Enzim tersebut disekresikan ke dalam limbah dan memecah senyawa-senyawa kompleks disekitarnya. Bakteri hanya mampu mencerna makanan yang terlarut, yaitu senyawa yang telah dipecah menjadi senyawa sederhana, dikarenakan makanan tersebut harus menembus dinding sel bakteri dan membran yang sangat selektif. Dinding sel bakteri mengatur dan menyeleksi senyawa yang masuk maupun keluar dari sel.

Tidak semua senyawa yang telah selesai dipecah oleh enzim dapat melewati dinding sel maupun dicerna oleh bakteri, senyawa ini tidak dapat didegradasi dan dikenal sebagai senyawa inert. Senyawa inert ini bukan merupakan makanan untuk bakteri, sehingga tidak ikut dicerna selama proses anaerobik.

Dalam keadaan proses anaerobik yang baik, kecepatan degradasi asam rantai pendek (fase kedua) setara dengan kecepatan pembentukannya (fase pertama). Apabila fase pertama berjalan secara independen, proses tersebut merupakan proses yang berjalan tidak sempurna. Hal ini dapat mengakibatkan turunnya pH secara terus menerus yang diakibatkan karena produksi asam yang berlebihan. Fase kedua terjadi karena bakteri pembentuk methana menggunakan asam volatil (asam rantai pendek) untuk memproduksi methana dan karbondioksida. Kecepatan degradasi bakteri pembentuk methana sangat menentukan stabilisasi proses dalam reaktor, selain itu bakteri ini lebih lambat tumbuh dibandingkan dengan bakteri pembentuk asam. Hal ini yang membuat bakteri pembentuk methana sangat sensitif terhadap perubahan kondisi lingkungan. Bakteri pembentuk methana bersifat anaerob obligat, sangat sensitif terhadap udara (oksigen). Tidak seperti bakteri pembentuk methana, bakteri pembentuk asam lebih kuat, cepat tumbuh dan tidak begitu sensitif dengan perubahan lingkungan. Sehingga, proses anaerobik dijaga sedemikian mungkin dengan kondisi optimal dari bakteri pembentuk methana. Pada kondisi tersebut tidak mengganggu bakteri pembentuk asam.

Pustaka

Gerardi, MH (2003). The microbiology of anaerobic digesters. USA : John Wiley & Sons, Inc.