Biofilm untuk Stabilisasi Bangunan agar Tahan Gempa

Gempa di Jogja dan Jawa Tengah tanggal 27 Mei 2006 tahun lalu telah mengakibatkan banyak korban jiwa. Ribuan nyawa melayang dan luka parah karena tertimpa reruntuhan bangunan yang roboh. Pengamat menengarai keadaan tanah Jogja dan Jateng yang berpasir serta kondisi bangunan dan rumah yang rapuhlah yang banyak menyebabkan banyak korban luka parah atau meninggal terkubur puing-puing bangunan.

Ketika gempa datang, guncangan akan menyebabkan tanah bergerak secara dahsyat, dan kekuatan yang besar mengakibatkan tanah merekah sehingga dapat membuat bangunan yang kokoh sekalipun ambruk. Sekarang ini, cara umum yang dipakai untuk menstabilkan bangunan di tanah yang rentan gempa seperti tanah pasir adalah dengan cara mengalirkan semen di bawah tanah di mana terdapat bangunan. Akan tetapi semen kadang membeku secara tidak merata sehingga kurang sempurna dalam menstabilkan bangunan.

Para peneliti sampai sekarang melakukan penelitian untuk mendirikan bangunan yang beresiko kecil untuk roboh ketika terjadi gempa. Salah satu yang sangat menarik dan inovatif adalah dengan memanfaatkan biofilm.

Koloni Mikroba

Biofilm adalah lapisan yang merupakan koloni dari konsorsium mikroba yang menempel dan menutupi suatu permukaan benda padat di lingkungan berair. Para ahli mikrobiologi memperkirakan bahwa biofilm adalah cara hidup mikroorganisme yang dominan dibandingkan dengan cara hidup melayang-layang di dalam cairan  atau planktonis.

Biofilm terbentuk ketika mikroba perintis mulai menempel pada suatu permukaan benda padat (plastik, bebatuan dan lain-lain) di lingkungan berair. Mikroba ini dapat berupa species tunggal atau bermacam species yang kemudian menghasilkan zat polimer yang kental dan lengket-seperti lem- ke luar sel. Inilah yang membuat mereka dapat menempel kuat pada permukaan benda padat dan saling merekatkan diri satu sama lain. Polimer yang lengket ini biasanya terdiri dari kelompok senyawa polisakarida. Polisakarida ini tidak hanya berguna untuk menempel pada suatu permukaan, tetapi juga dapat menjerat sekaligus mengkonsentrasikan zat makanan  yang terkandung dalam air yang mengelilingi permukaan biofilm. Polisakarida ini juga melindungi sel mikroba dari toksik yang dapat membunuh mikroba penghuni biofilm.

Karena itu dengan membuat biofilm, mikroba menjadi lebih sanggup bertahan terhadap stres lingkungan dari pada hidup secara planktonis. Mereka ibarat membangun masyarakat sebuah kota yang tangguh di mana kebutuhan hidup mikroba tersebut seperti energi, zat gizi, dan pertahanan tercukupi dengan saling tergantung satu sama lain. Mereka hidup saling menempel dengan tingkat kepadatan yang tinggi dan mobilitas individu yang nyaris nol.

Dalam kehidupan sehari-hari biofilm banyak dijumpai di sekitar kita. Salah satu contohnya adalah karang gigi. Karang gigi biasanya adalah lapisan biofilm dari bakteri Streptococcus. Biofilm yang dapat terdiri dari multi lapisan ini menempel pada permukaan gigi dan dapat menyebabkan caries gigi. Penelitian biofilm pada gigi ini berdampak luas pada ilmu kedokteran gigi dan kesehatan mulut.

Biofilm juga terdapat pada bagian tubuh manusia lainnya. Biofilm dalam tubuh manusia biasanya menjadi masalah ketika terjadi pencangkokkan organ buatan. Koloni mikroorganisme patogen dalam bentuk biofilm-lah yang biasanya menyebabkan infeksi dan penolakan penanaman organ baru tersebut ke tubuh pasien. Mikroba penghuni biofilm yang menutupi permukaan organ buatan itu sulit dijangkau oleh antibiotik dan dapat menebarkan infeksi yang berujung pada penolakan tubuh terhadap organ yang dicangkok.

Dalam prespektif industri, biofilm juga dipandang sebagai gangguan. Sebagai contoh, biofilm yang terdapat pada pipa-pipa minyak atau saluran air dapat menyebabkan korosi pipa secara pelan tetapi pasti, sehingga menyebabkan kebocoran pipa.

Meningkatkan Daya Kohesi Tanah Berpasir

Akan tetapi, biofilm ternyata juga bisa memberi keuntungan bagi manusia dan dapat dimanfaatkan sebagai solusi alternatif untuk stabilisasi bangunan yang berdiri di atas tekstur tanah yang rentan terhadap bencana gempa bumi. Penelitian ini dilakukan oleh para peneliti dari Lafayette College, Amerika Serikat, dan dipresentasikan pada pertemuan tahunan Masyarakat Ilmiah Mikrobiologi Amerika Serikat Juni tahun lalu.

Biofilm yang diaplikasikan ini adalah koloni dari bakteri Flavobacterium johnsoniae yang secara alami terdapat di tanah. Bakteri ini dipilih karena bersifat non-patogenik, terdapat secara alami pada aliran (pembuangan ) air tanah, tidak perlu zat nutrien tinggi, bahkan dapat menguraikan molekul makro yang banyak terdapat dalam limbah seperti kitin, dan membentuk biofilm. Penggunaan bakteri ini diharapkan dapat secara alami membentuk polimer biofilm pada lapisan tanah yang rentan terhadap gempa tempat bangunan berdiri lewat aliran air tanah.

Tim peneliti yang melibatkan peneliti biokimia dan teknik sipil dari Lafayete College ini mengadakan penelitian dengan cara simulasi dengan kotak model tanah pasir seukuran kopor dengan dua jenis perlakuan.

Pertama, adalah simulasi secara statis. Tangki berisi tanah pasir dicampur dengan kultur cair bakteri Flavobacterium. Pertumbuhan biofilm bakteri dipantau secara berkala dengan mikroskop, sedangkan ketahanan pasir terhadap guncangan dan gaya robekan diukur dengan menggunakan alat yang dapat mengukur daya kohesi partikel. Makin besar daya kohesi pasir, maka makin tahan terhadap guncangan dan robekan.

Setelah beberapa hari, bakteri ini membentuk biofilm, ternyata daya kohesi dan soliditas pasir meningkat. Partikel-partikel pasir yang bercampur dengan koloni biofilm Flavobacterium ternyata saling rekat satu sama lain. Ketika daya kohesi tanah diukur, kekuatan tanah pasir meningkat 48 sampai 87 persen dibandingkan dengan pasir yang tidak dilapisi bakteri penghasil biofilm.

Sedangkan simulasi yang kedua yaitu dengan mengalirkan air melewati tangki sampel bakteri -yang diatur sedemikian rupa- sehingga air yang berisi kultur bakteri dapat mengaliri tanah sehingga diperoleh pasir yang dilapisi oleh biofilm. Dengan simulasi ini daya kohesi pasir ternyata meningkat 15-36 persen.

Kesimpulannya, baik simulasi statis maupun aliran air tanah untuk membuat tanah berlapis biofilm jelas menunjukkan peningkatan daya kohesi tanah. Dengan keberadaan biofilm pada tanah maka meningkatkan keresistenan tanah terhadap guncangan dan gaya robek seperti gempa. Sehingga lapisan tanah yang lebih solid untuk menstabilkan bangunan di atasnya dapat dicapai dengan cara yang lebih alami, ramah lingkungan, dan biaya pemeliharaan yang relatif rendah.

Penggunaan biofilm untuk membuat bangunan agar lebih tahan gempa memang baru sebatas penelitian awal, di mana implementasi di lapangan masih memerlukan penelitian dan pengembangan lebih lanjut. Namun, ide kreatif dengan memanfaatkan fenomena biologi untuk mengurangi kerugian robohnya bangunan (yang dapat menyebabkan korban jiwa) akibat gempa sangat orisinil, dan mungkin dapat sejalan dengan kondisi tanah air yang secara geografis dan geologis selalu akrab dengan gempa.

Dr Is Helianti, MSc, peneliti pada Pusat Teknologi Bioindustri, BPPT.

0 Responses to “Biofilm untuk Stabilisasi Bangunan agar Tahan Gempa”



  1. Leave a Comment

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s




IP

Jakarta

April 2008
M T W T F S S
« Mar   May »
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
282930  

Blog Stats

  • 451,463 hits

%d bloggers like this: