Peran bakteri dalam filtrasi biologi

Bakteri denitrifikasi adalah kelompok bakteri yang memiliki kemampuan untuk melakukan reaksi reduksi senyawa nitrat (NO3-) menjadi senyawa nitrogen bebas (N2). Pada beberapa kelompok bakeri denitrifikasi, dapat ditemukan senyawa nitrogen oksida (NO) sebagai hasil sampingan metabolisme. Proses ini pada umumnya berlangsung secara anaerobik (tanpa melibatkan molekul oksigen, O2). Contoh bakteri yang mampu melakukan metabolisme ini adalah Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas aeruginosa, and Paracoccus denitrificans. Nitrogen bebas ini kemudian akan digunakan oleh tanaman dan mikroorganisme lain untuk menunjang pertumbuhannya.
Proses denitrifikasi merupakan salah satu dari rangkaian siklus nitrogen yang berperan dalam mengembalikan senyawa nitrat yang terakumulasi di wilayah perairan, terutama laut, untuk kembali dipakai dalam bentuk bebas. Di samping itu, reaksi ini juga menghasilkan nitrogen dalam bentuk lain, seperti dinitrogen oksida (N2O). 

Denitrifikasi secara umum merupakan proses reduksi nitrat (NO3) secara bertahap menjadi nitrit (NO2), Nitrouse Dioxide (N2O), Nitrouse oxide (NO), sampai menjadi N2 dalam kondisi anaerobik. Denitrifikasi dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu : kelembapan tinggi, pH netral (6,8-8,0), ketersediaan karbon, kadar oksigen terlarut dan temperatur yang tinggi.
Dalam situasi normal maka nitrogen dapat diproses menjadi bentuk amonium atau bentuk nitrat yang langsung tersedia bagi tanaman. Tetapi dalam keadaan tertentu, yaitu kalau udara dalam tanah terbatas akibat drainase jelek , atau disebabkan oleh pemakaian berlebihan dari bahan organik mentah yang bersifat mudah busuk sehingga nitrat dan nitrit yang terbentuk akan menghasilkan gas nitrogen atau hasil oksidasi lain yang akhirnya dapat menguap ke udara. Peristiwa ini terjadi dalam tanah yang dilakukan terutama oleh organisme anaerobik yang aktif dalam keadaan tanpa oksigen, dan akan terjadi reduksi. Proses terjadinya reduksi dari nitrat ke nitrit, amonia atau nitrigen bebas disebut denitrifikasi.
Apabila tanah dalm keadaan tergenang, maka oksigen didesak keluar dan proses dekomposisi berlangsung dalam keadaan anaerob. Beberapa mikroorganisme seperti Pseudomonas, Micrococcus, Bacillus, dan Thiobacillus thiopharus dalam keadaan demikian dapat mereduksi nitrat dan nitrit, memanfaatkan oksigennya.

Golongan aerobik, yaitu bakteri azotobakter yang tersebar secara meluas, ditemukan dalam tanah dengan pH 6.0 lebih, reaksi tanah ini merupakan faktor pembatas pada perkembangan dan penyebaran bakteri tersebut, memang pada pH 5 kurang dari 6.0 dapat juga hidup tetapi tidak aktif. Golongan anaerobik, yaitu golongan clostridium yang dapat lebih menyesuaikan diri pada keadaan asam dibandingkan dengan bakteri-bakteri lain dari golongan anearobik, kadang-kadang penyebarannya luas sehingga sering ditemukan di setiap jenis tanah dalam keadaan yang menguntungkan karena dapat mengikat nitrogen.

Denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat dan nitrit menjadi nitrogen gas. Proses denitrifikasi berlangsung dalam kondisi anoksik, dimana bakteri yang bersifat heterotrof memanfaatkan senyawa nitrogen teroksidasi nitrat, nitrit dan sulfat sebagai aseptor elektron dalam proses metabolisme dan sintesa sel.

Proses reaksi denitrifikasi:
Populasi bakteri denitrifikasi terdiri dan berbagai jenis yang mempunyai kemampuan reaksi berbeda. Sebagian bakteri mampu mereduksi nitrat menjadi nitrit saja, sebagian mampu mereduksi nitrit menjadi gas nitrogen dan sebagian lainnya mampu mereduksi nitrat menjadi gas nitrogen secara sempurna. Bakteri fakultatif anaerobik yang berperan dalam proses denitrifikasi antara lain adalah: Achromobacter, Alcaligenes, Bacillus, Brevibactenum, Flavobacterium, Lactibacillus, Aerobacter, Micrococcus, Proteus, Pseudomona.

Denitrifikasi secara umum merupakan proses reduksi nitrat (NO3) secara bertahap menjadi nitrit (NO2), Nitrouse Dioxide (N2O), Nitrouse oxide (NO), sampai menjadi N2 dalam kondisi anaerobik. Denitrifikasi dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu : kelembapan tinggi, pH netral (6,8-8,0), ketersediaan karbon, kadar oksigen terlarut dan temperatur yang tinggi. proses denitrifikasi tidak lepas dari peranan bakteri denitrifikasi (denitrifier). Bakteri yang berperan dalam denitrifikasi umumnya merupakan bakteri anaerobik. Terdapat 3 kelompok bakteri denitrifikasi yaitu : bakteri pereduksi NO3 menjadi N2O, bakteri pereduksi NO2 menjadi N2, dan bakteri pereduksi NO3 menjadi NO2, NO, dan N2O.
Jika oksigen dalam tanah kurang maka akan berlangsung denitrifikasi, yaitu nitrat direduksi sehingga terbentuk nitrit dan akhirnya menjadi amoniak yang tidak dapat dimanfaatkan oleh tumbuhan. Contoh bakteri yang menyebabkan denitrifikasi adalah Micrococcus denitrificans dan Pseudomonas denitrificans.

Daur Nitrogen 

Di alam, Nitrogen terdapat dalam bentuk senyawa organik seperti urea, protein, dan asam nukleat atau sebagai senyawa anorganik seperti ammonia, nitrit, dan nitrat.
• Tahap pertama
Daur nitrogen adalah transfer nitrogen dari atmosfir ke dalam tanah. Selain air hujan yang membawa sejumlah nitrogen, penambahan nitrogen ke dalam tanah terjadi melalui proses fiksasi nitrogen. Fiksasi nitrogen secara biologis dapat dilakukan oleh bakteri Rhizobium yang bersimbiosis dengan polong-polongan, bakteri Azotobacter dan Clostridium. Selain itu ganggang hijau biru dalam air juga memiliki kemampuan memfiksasi nitrogen.
• Tahap kedua
Nitrat yang di hasilkan oleh fiksasi biologis digunakan oleh produsen (tumbuhan) diubah menjadi molekul protein. Selanjutnya jika tumbuhan atau hewan mati, mahluk pengurai merombaknya menjadi gas amoniak (NH3) dan garam ammonium yang larut dalam air (NH4+). Proses ini disebut dengan amonifikasi. Bakteri Nitrosomonas mengubah amoniak dan senyawa ammonium menjadi nitrat oleh Nitrobacter. Apabila oksigen dalam tanah terbatas, nitrat dengan cepat ditransformasikan menjadi gas nitrogen atau oksida nitrogen oleh proses yang disebut denitrifikasi.
Denitrifikasi merupakan salah satu proses penting dalam reaksi penghilangan nitrat dari lingkungan tanah, dua proses lainnya adalah asimilasi oleh tanaman dan leaching. Dalam lingkungan tanah, setidaknya ada enam proses reduksi nitrat dan denitrifikasi merupakan proses yang berpengaruh nyata terhadap N dalam tanah. Denitrifikasi adalah proses respirasi bacterial, dimana electron transport posporial berangkai dengan proses reduksi nitrogen oksida (NO3-, NO2- ). 
Nitrifikasi secara biologis adalah oksidasi ion ammonium menjadi ion nitrit, serta ion nitrit menjadi ion nitrat. Selama proses oksidasi ion ammonium dan ion nitrit, oksigen ditambahkan kedalam ion-ion tersebut oleh bakteri nitrifikasi. Denitrifikasi dideskripsikan sebagai penggunaan ion nitrat atau ion nitrit oleh bakteri denitrifikasi (anaerob fakultatif) untuk mendegradasi BODc. Meskipun denitrifikasi sering dikombinasikan dengan aerob untuk menyisihkan variasi komponen nitrogen dari limbah, namun denitrifikasi berlangsung ketika kondisi anoxic (tidak ada oksigen).

Trims bro David, Nice info

Mantap materinya mas david, mudah2an bisa diserap oleh rekan reefer yg lainnya:twisted:
Tinggal cari strain nitrosomonas dan nitrobacter buat aerob dan pseudomonas dan micrococcus denitrifikan buat anaerob

jamu bakteri dari om david manjur. tank 250x100x90 cuma 3tutup terumbuh mekar2 full. warna makin jrenk 

Saya baca di forum",  microalgae dapat mengurangi kadar nitrat tinggi. Kalo gak ada microalgae apakah ada pengganti / alternatif lain?

Macro algae kalau gasalah buat po4 ya? Nitrate bisa pake sulpur. Biopellet . Dll.
Ada kendala di no3? Coba d share siapa tau kawan2 disini bisa bantu ..

Udah seminggu cycling, Nitrat nya tinggi. Filter nya berisi skimmer jebo+pump 2000lph, LR, Pasir, Busa setiap sekat dan bioball. Untuk addictive pake pr*dibio Biodigest dan bioptism. Apa bisa mengurangi nitrat tanpa pake reactor.? Sump gak muat lagi buat reactor

efen09 wrote:Udah seminggu cycling, Nitrat nya tinggi. Filter nya berisi skimmer jebo+pump 2000lph, LR, Pasir, Busa setiap sekat dan bioball. Untuk addictive pake pr*dibio Biodigest dan bioptism. Apa bisa mengurangi nitrat tanpa pake reactor.? Sump gak muat lagi buat reactor

Pakai Deep sand bed coba bisa googling cukup efektif