Interaksi simbiotik antara mikroalga dan bakteria semasa fikoremediasi air sisa

Abstract

Interaksi antara mikroalga-bakteria telah ditemui sejak peringkat awal evolusi. Penggunaan mikroalga sebagai agen fikoremediasi melibatkan interaksi antara mikroalga dan bakteria. Menariknya, interaksi tersebut bukan sahaja dapat memberi manfaat kepada rawatan air sisa, tetapi ia berjaya menghasilkan metabolit seperti lipid, karbohidrat dan protein di akhir rawatan. Metabolit ini boleh dieksplotasi sebagai bahan mentah untuk sumber tenaga generasi ketiga. Namun, terdapat kurang kajian yang melibatkan penggunakan mikroalga tempatan bagi rawatan air sisa secara biologi dalam memaksimakan fikoremediasi air sisa. Kajian ini merangkumi tiga objektif iaitu menilai prestasi mikroalga pencilan tempatan dalam merawat air sisa berbeza, membezakan fikoremediasi mikroalga dalam sampel steril dan tidak steril serta mengkaji hubungan dinamik mikroalga-bakteria semasa proses fikoremediasi air sisa. Kajian ini dimulakan dengan menyaring spesis mikroalga termasuk Chlorella vulgaris (CV), Characium sp. (UKM1), Chlorella spp. (UKM2), Chlorella spp. (UKM8) dan Scenedesmus sp. (UKM9) dalam kecekapan merawat sumber air yang berbeza iaitu efluen kilang kelapa sawit (POME), air sisa perbandaran (SK) dan air takungan (AI). Kecekapan fikoremediasi dinilai dengan pengurangan permintaan oksigen kimia (COD), jumlah nitrogen (TN), jumlah fosforus (TP) dan analisis komposisi biokimia termasuk penghasilan lipid, protein dan karbohidrat. Kemudian, kajian diteruskan dengan menggunakan sampel air yang bersesuaian untuk fikoremediasi dalam keadaan steril dan tidak steril sebelum interaksi antara mikroalga dan bakteria dikaji. Keputusan saringan menunjukkan CV, UKM2 dan UKM9 dalam POME telah mengurangkan COD tertinggi (72.42%, 66.55% dan 72.18%) setiap satunya, TN oleh UKM9 (78.43%) dan TP oleh CV (82.08%). Justeru itu, mikroalga pencilan tempatan iaitu UKM2 dan UKM9 yang dikultur dalam POME dipilih untuk objektif seterusnya. Keputusan saringan kecekapan fikoremediasi dalam sampel POME steril dan tidak steril menunjukkan bahawa UKM2 dan UKM9 masing-masing mencapai peratus penyingkaran COD sebanyak 65.5% dan 72.5% di dalam POME tidak steril manakala hanya 14.5% dan 11.0% di dalam POME steril. Selain itu, UKM2 dan UKM9 telah menunjukkan peratus penyingkiran TP sebanyak 83.5% dan 71.0% di dalam POME tidak steril, manakala hanya 2.50% dan 7.0% dalam POME steril. Bagi pengurangan peratusan TN pula, pengurangan sebanyak 76% oleh UKM2 dan 70% oleh UKM9 di dalam POME tidak steril diikuti 89% oleh UKM2 dan oleh 80% UKM9 di dalam POME steril. Namun, UKM9 di dalam POME tidak steril menunjukkan pengumpulan lipid terbanyak iaitu 43.88%, disokong oleh jasad lipid yang jelas di bawah mikroskop pendarfluor. Di samping itu, jumlah pengumpulan karbohidrat terbanyak adalah dari UKM2 (9.16%) manakala tiada perbezaan signifikan bagi penghasilan protein dalam POME steril dan tidak steril. Penjujukan mini yang telah dijalankan bagi mengetahui komuniti bakteria di dalam kultur mikroalga dalam POME tidak steril menunjukkan bahawa proteobakteria telah mendominasi seluruh kultur tersebut yang mungkin membantu proses fikoremediasi. Kesimpulannya, POME tidak steril mengandungi nutrien yang tinggi untuk menyokong pertumbuhan mikroalga di samping dapat menghasilkan peratusan lipid, protein dan karbohidrat yang lebih tinggi. Kajian ini memberikan impak dalam pengurusan air sisa menggunakan mikroalga yang jauh lebih mesra alam dan murah berbanding rawatan lain.