makalah siklus sulfur

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Semua yg ada di bumi ini baik mahluk hidup maupun benda mati tersusun karena materi. Materi ini tersusun atas unsure-unsur kimia diantaranya karbon (C), Oksigen (O), Nitrogen (N), Hidrogen (H), & Fosfor (P). Unsur-unsur kimia tersebut / yg umum dijuluki materi dimanfaatkan produsen buat membentuk bahan organik dgn bantuan matahari / energi yg berasal dari reaksi kimia. Siklus ini dikenal sebagai siklus biogeokimia karena prosesnya menyangkut perpindahan komponen bukan jasad (geo), ke komponen jasad (bio) & kebalikannya. Siklus biogeokimia pada akhirnya cenderung memiliki mekanisme umpan-balik yg bisa menata sendiri (self regulating) yg menjaga siklus 1tu dlm keseimbangan.

Salah satu siklus biogeokimia yakni siklus sulfur. Kita tahu jika sulfur lebih dikenal masyarakat dgn belerang yg terkandung di dlm sumber mata air panas. Di sisi lain, siklus sulfur memiliki peran penting dlm proses aliran energi & materi yg terjadi di alam. Selain itu, siklus sulfur jg memiliki berlimpah pengaruh terhadap keberlangsungan kehidupan ekosistem serta keseimbangan dari proses siklus biogekimia itu sendiri.

1.2  Rumusan Masalah

1.      Bagaimana proses terjadinya  siklus sulfur ?

2.      Apa fungsi dari sulfur bagi kehidupan ?

3.      Bakteri apa saja yang berperan dalam siklus sulfur?

1.3  Tujuan

1. Untuk mengetahui proses terjadinya siklus sulfur.

2. Untuk mengetahui fungsi dari sulfur bagi kehidupan.

3. Untuk mengetahui bakteri yang berperan dalam siklus sulfur.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1   Proses siklus sulfur

Siklus sulfur / daur belerang ialah perubahan sulfur dari hidrogen sulfida menjadi sulfur dioksida lalu menjadi sulfat & kembali menjadi hidrogen sulfida lagi. Sulfur di alam diketemukan dlm aneka wujud. Dalam tanah diketemukan dalam wujud mineral, diudara dalam wujud gas sulfur dioksida, & dalam tubuh organisme sebagai penyusun protein.

Siklus sulfur didahului karena pembentukan sulfur dari kerak bumi & atmosfer. Secara alami, sulfur terkandung di dlm tanah dlm wujud mineral tanah. Dimana kerak bumi umumnya mengandung sekitar 0,06% belerang. Sulfida-sulfida logam terdapat dlm bebatuan plutonik, yaitu batuan yg membeku di dlm kerak bumi & tak mencapai ke permukaan bumi. Bebatuan plutonik ini apabila hancur & mengalami pelapukan mau membebaskan sulfida ini lewat reaksi oksidasi & menghasilkan sulfat (SO₄^-2) yg lalu mengalami presipitasi (pengendapan) dlm wujud garam-garam sulfat yg larut / tak

Di atmosfer, terdapat hampir 0,05 ppm belerang dlm wujud gas belerang dioksida (SO₂) yg mewujudkan/adalah hasil emisi pembakaran bahan bakar berbelerang seperti minyak bumi & batubara yg berlimpah dihasilkan karena asap kendaraan & pabrik / gas belerang dari gunung berapi semisal gunung arjuno di Jawa Timur. Gas SO₂tersebut lalu terkena uap air hujan sehingga gas tersebut berubah menjadi sulfat yg jatuh di tanah, sungai & lautan. Dimana tanah yg mengandung berlimpah belerang ialah tanah-tanah berpasir & tanah-tanah yg cukup tinggi kandungan oksida Fe & Al seperti mineral Pirit (FeS) & rendah kandungan bahan organik. Sedangkan produksi sulfat lewat dekomposisi bahan organik berupa protein & senyawa organik lainnya yg mau menghasilkan senyawa-senyawa sederhana berupa H₂S & sulfida (S₂) yg jika teroksidasi mau menjadi sulfat (SO₄^-2).

Tumbuhan lalu menyerap sulfat (SO₄^-2) yg  mengendap pada tanah, sungai, & lautan. Di dlm tubuh tumbuhan, sulfur diberdayakan sebagai bahan penyusun protein. Hewan & manusia mendapatkan sulfur dgn jalan memakan tumbuhan yg jg dimanfaatkan sebagai energi cadangan berupa protein. Jika tumbuhan & hewan mati, jasad renik (dekomposer) mau menguraikannya menjadi gas berbau busuk yakni H₂S & sulfida (S₂).

Siklus sulfur di semenjak dari dalam tanah, yaitu ketika ion-ion sulfat diserap karena akar & di metabolisme menjadi penyusun protein dlm tubuh tumbuhan, ketika hewan & manusia memakan tumbuhan, protein tersebut mau berpindah ke tubuh manusia. Dari dlm tubuh manusia senyawa sulfur mengalami metabolisme yg sisa-sisa hasil metabolisme tersebut diuraikan karena bakteri dlm lambung berupa gas & dikeluarkan lewat kentut. Semakin besar kandungan sulfur dlm kentut kian kentut mau semakin bau.

Hidrogen sulfida (H₂S) berasal dari penguraian hewan & tumbuhan yg mati karena mikroorganisme seperti bakteri & jamur. Hidrogen sulfida hasil penguraian sebagian tetap berada dalam tanah & sebagian lagi dilepaskan di udara dlm wujud gas hidrogen sulfida. Gas hidrogen sulfida di udara lalu bersenyawa dgn oksigen membentuk sulfur dioksida. Sedangkan hidrogen sulfida yg tertinggal di dlm tanah dgn bantuan bakteri mau diubah menjadi ion sulfat & senyawa sulfur oksida. Ion sulfat mau diserap kembali karena tanaman sedangkan sulfur dioksida mau bereaksi dgn oksigen & air membentuk asam sulfat (H₂SO₄) yang lalu jatuh ke bumi dalam wujud hujan asam. Hujan asam jg bisa dikarenakan oleh polusi udara seperti asap-asap pabrik, pembakaran kendaraan bermotor, dll. Hujan asam bisa menjadi  penyebab korosi batu-batuan & logam. H₂SO₄yg jatuh kedalam tanah karena bakteri dipecah lagi menjadi ion sulfat yg kembali diserap karena tumbuhan, tumbuhan di makan karena hewan & manusia, makhluk hidup mati diuraikan karena bakteri menghasilkan sulfur kembali. Begitu seterusnya. Siklus sulfur / daur belerang tak mau pernah terhenti selama salah satu komponen penting seperti tumbuhan masih ada di permukaan bumi ini.

Dalam daur sulfur / daur belerang, buat merubah sulfur menjadi senyawa belerang lainnya setidaknya ada dua jenis proses yang terjadi. Yaitu lewat reaksi antara sulfur, oksigen, & air serta karena aktivitas mikroorganisme. Beberapa mikroorganisme yg berperan dlm siklus sulfur diantaranya ialah bakteri  Desulfomaculum & bakteri Desulfibrio yg mau mereduksi sulfat menjadi sulfida dlm wujud hidrogen sulfida (H₂S). Lalu H₂S diberdayakan karena bakteri fotoautotrof anaerob (Chromatium) & melepaskan sulfur serta oksigen. Lalu sulfur dioksidasi yg terbentuk diubah menjadi sulfat karena bakteri kemolititrof (Thiobacillus).

Dalam daur belerang mikroorganisme yg bertanggung jawab pada setiap proses transformasi ialah sebagai berikut.

1.      H2S → S → SO4; bakteri sulfur tak berwarna, hijau dan ungu.

2.      SO4 → H2S (reduksi sulfat anaerobik), bakteri desulfovibrio.

3.      H2S → SO4 (Pengokaidasi sulfide aerobik); bakteri thiobacilli.

4.      S organik → SO4 + H2S, masing-masing mikroorganisme heterotrofik aerobik dan anaerobik.

Gambar 2.6 Siklus belerang.

           Perpindahan sulfat terjadi melalui proses rantai makanan, lalu semua mahluk hidup mati da akan diuraikan komponen organiknya oleh bakteri. Beberapa jenis bakteri yang terlibat dalam daur sulfur antara lain desulfomaculum dan  desulfibrio  yang akan mereduksi sulfat menjadi sulfida dalam bentuk hidrogen sulfida (H₂S). Kemudian H₂S digunakan bakteri fotoautotrof anaerob seperti Chromatium yang melepaskan sulfur dan oksigen. Sulfur dioksidasi menjadi sulfat oleh bakteri Kmolitotrof seperti Thiobacillus.

Siklus belerang relatif kompleks dimana melibatkan berbagai macam gas, mineral-mineral yang sukar larut dan beberapa spesi lainnya dalam larutan. Siklus ini berkaitan dengan siklus oksigen dimana belerang bergabung dengan oksigen membentuk gas belerang oksigen (SO₂) sebagai bahan pencemar air. Diantara spesi-spesi yang secara signifikan terlihat dalam siklus belarang adalah gas hidrogen sulfida (H₂S), mineral-mineral seperti Pbs, asam sulfat (H₂SO₄), belerang oksida (SO₂) sebagai komponen utama dari hujan asam dan belerang yang terikat dalam protein. Yang merupakan bagian dari siklus belerang yang sangat penting adalah adanya gas SO₂ sebagai bahan pencemar dan H₂SO₄ dalam atmosfer. Gas SO₂ dikeluarkan dari pembakaran bahan bakar fosil yang mengandung belerang. Efek uatama dari belerang dioksida dalam atmosfer adalah kecendruangan untuk teroksidasi menghasilkan asam sulfat. Asam ini dapat menyebabkan terjadinya hujan asam.

            2.2   fungsi sulfur bagi kehidupan

Dalam kehidupan, sulfur / belerang berperan dlm:

a.        Menstabilkan struktur protein. Ikatan sulfida sangat penting yaitu buat membentuk protein stabil.

b.        Berperan dlm mengaktifkan enzim, karena aneka enzim membutuhkangugus sulfurhidril (-SH) yg bebas, buat melakukan aktivasinya. Dengandemikian sulfur berperan dlm proses oksidasi-reduksi / pernafasan jaringan.

c.         Berperan dlm metabolisme energi dgn cara membentuk senyawa dengan ko-enzim A.

d.         Sulfur berfungsi sebagai peredam racun. Gugus sulfur yg aktif bersenyawadengan racun 1tu sehingga menjadi senyawa yg tak berbahaya, lalu dikeluarkan lewat urin.

e.         Membantu pembentukan butir hijau daun sehingga daun menjadi lebih hijau

f.          Menambah kandungan protein & vitamin hasil panen.

g.         Meningakatkan jumlah anakan yg di hasilkan (pada tanaman padi).

h.         Berperan penting pada proses pembulatan zat gula.

i.          Memperbaiki warna,aroma, & kelenturan daun tembakau (khusus pada tembakau omprongan).

j.          Memperbaiki aroma, mengurangi penyusutan selamapenyimpangan, memperbesar umbi & bawang merah

k.        Sulfur sangat berperan dlm pembentukan klorofil & menaikkan ketahanan tanaman terhadap serangan jamur. Sulfur jg membentuk senyawa minyak yg menghasilkan aroma seperti pada jenis bawang & cabe. Pada tanaman kacang sulfur merangsang pembentukan bintil akar didalam tanah, sulfur berperan buat menurunkan PH tanah alkali.

2.3 Bakteri yang berperan dalam siklus sulfur

Ada banyak bakteri yang berperan dalam proses siklus sulfur.berikut ini 2 bakteri yang berperan dalam siklus sulfur:

1.      Bakteri Thiobacillus

Thiobacillus berukuran kecil, bakteri Gram negatif, selnya berbentuk
batang (0,5x1,0­4,0μm) dengan beberapa spesies bersifat motil dengan flagel
polar. Energi didapatkan dari oksidasi satu atau lebih reduksi senyawa sulfur,
termasuk sulfida, sulfur, thiosulfida, polithionat, dan thiosionat. Sulfat merupakan produk akhir dari oksidasi senyawa sulfur, tetapi sulfur, sulfit, atau polithionat mungkin terakumulasi oleh kebanyakan spesies. Spesies tertentu juga mendapatkan energi dari mengoksidasi besi ferro menjadi besi ferri. Seluruh spesies dapat mengikat karbondioksida lewat lingkaran Benson­Calvin dan mampu tumbuh secara autotropik; beberapa spesies adalah obligat
khemolitotropik. Bakteri ini hidup pada pH optimal 2­8 dan suhu optimal 20­43˚C.

Genus Thiobacillus juga dikenal dengan nama Acidithiobacillus. Genus ini
bersifat termofilik, hidup pada suhu 45­50˚C.Genus ini juga termasuk dalam
genus asidofil, yang hidup pada pH 1,5­2,5.Beberapa spesies hidup pada pH netral.Beberapa bakteri khemolithotrof dapat mengoksidasi sulfur dan memperoleh energi dari reduksi CO2.khemolithotrof meliputi sejumlah genera:Thiobacillus, Sulfolobus, dan Leptospirillum, dan kemungkinan besar masih banyak yang lain.

Thiobacillus ferrooxidans mampu mengoksidasi Fe(II) menjadi
Fe(III) dan mengoksidasi senyawa­ senyawa belerang tereduksi serta
memanfaatkan oksidasi ini sebagai sumber energinya .sedangkan
Sulfolobus acidocaldarius merupakan khemolithotrof yang hidup di tempat
dengan suhu optimum 70˚C dan suatu pH optimum 2­3. Bakteri ini juga mampu
mengoksidasi Fe(II) dan senyawa ­senyawa sulfur.

Di perairan seperti sungai, danau, dan pantai spesies
Thiobacillus tampaknya menjadi pengoksidsi sulfur paling penting.
Thiobacillus tidak berwarna, berbentuk lonjong, bakteri Gram negatif yang
berflagel polar. Bakteri ini dapat mengoksidasi besi, yang menyebabkan mereka dapat memetabolisme ion­ion metal seperti besi ferro:

Fe2+ + ½ O2 + 2H+ ­­> Fe3+ + H2O
Reaksi oksidasi pirit menurut Boyd (1982) adalah sebagai berikut:

1.      FeS2 + H2O + 3,5 O2 → FeSO4 + H2SO4

2.      2 FeSO4+ ½ O2 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + H2O

3.      FeS2 + 7 Fe2(SO4)3 + 8 H2O → 15 FeSO4 + 8 H2SO4

2.      Bakteri Desulfovibrio desulfuricans

Mikroorganisme Desulfovibrio desulfuricans yang tergolong Sulfate Reducing Bacteria (SRB) yang dapat mengurangi sulfat dalam keadaan anaerob dan akan dapat membentuk logam sulfide bila atom S berikatan dengan  kation dari logam yang bebas di air.

Berdasarkan hasil penelitian dan hasil analisa reduksi sulfat pada oleh bakteri Desulfovibrio desulfuricans dipengaruhi oleh  jenis sumber karbon yang ditambahkan dimana etanol merupakan sumber karbon yang paling bagus. Persentase reduksi sulfat dengan asam formiat sebesar 34,27%; dengan asam laktat sebesar 56,64% dan dengan etanol sebesar 68%.

BAB III

PENUTUP

3.1  Kesimpulan

Kesimpulan yang dapat di tarik dari makalah ini adalah:

1.      Siklus sulfur / daur belerang ialah perubahan sulfur dari hidrogen sulfida menjadi sulfur dioksida lalu menjadi sulfat & kembali menjadi hidrogen sulfida lagi. Sulfur di alam diketemukan dlm aneka wujud. Dalam tanah diketemukan dalam wujud mineral, diudara dalam wujud gas sulfur dioksida, & dalam tubuh organisme sebagai penyusun protein.

2.      Fungsi sulfur Dalam kehidupan, sulfur / belerang berperan dlm: Menstabilkan struktur protein. Ikatan sulfida sangat penting yaitu buat membentuk protein stabil,Berperan dlm mengaktifkan enzim, karena aneka enzim membutuhkangugus sulfurhidril (-SH) yg bebas, buat melakukan aktivasinya. Dengan demikian sulfur berperan dlm proses oksidasi-reduksi / pernafasan jaringan

3.      Bakteri yang berperan dalam siklus sulfur banyak sekali diantaranya adalah bakteri Desulfovibrio desulfuricans dan bakteri Thiobacillus

4.      DAFTAR PUSTAKA

5.      Buchari, dkk. 2001. Kimia Lingkungan. Jakarta: Direktorat Jenderal Pendidikan .

6.      Darmawan,rully. Pengaruh Ion Kalsium Terhadap Kinerja Bakteri Desulfovibrio
desulfuricans Untuk Mereduksi Sulfat Pada Air Limabah Buangan Industri Minyak Bumi.fakultas Teknologi INdustri ITS

7.      Fardiaz. 1992.  Polusi Air & Udara. Gramedia: Jakarta

8.      Jumin, H.B. 2002. Agroekologi Suatu Pendekatan Fisiologis. PT. Raja Grafindo Persada : Jakarta.

9.      Kristanto, Philip. 2004. Ekologi Industri. Penerbit ANDI: Yogyakarta.

10.  Putro,Bramantyo.2008.Isolasi dan Karakterisasi Thiobacillus Ferrooxidans dari Berbagai Jenis Tanah.Bogor: Fakultas Pertanian IPB

Soemirat.2002.  Epidemiologi Lingkungan. Gramedia:Jakarta

Syamsuri, Istamar, dkk. Biologi Buat SMA Kelas X Semester 2. 2007. Malang: Erlangga.