Fitoremediasi mengacu pada penggunaan tanaman untuk menghilangkan polutan dari tanah dan air tanah, atau untuk membantu degradasi kontaminan menjadi bentuk yang kurang beracun.
Beberapa tumbuhan mampu mengekstraksi dan memekatkan unsur-unsur tertentu dari lingkungan, sehingga menawarkan cara perbaikan yang permanen. Jaringan tanaman, yang kaya akan akumulasi kontaminan, dapat dipanen dan diproses dengan aman.
Remediasi juga terjadi ketika bakteri pada akar tanaman mendegradasi spesies polutan, atau ketika akar menarik kelembaban tanah yang terkontaminasi lebih dekat ke permukaan, memaparkan spesies kontaminan ke mikroba di lingkungan yang mengandung oksigen lebih tinggi. Beberapa teknik disajikan dalam bagian ini. Mereka adalah sebagai berikut:
1. Ekstraksi fito:
Pemanfaatan tanaman untuk menghilangkan kontaminan dari lingkungan dan mengkonsentrasikannya pada jaringan tanaman di atas tanah dikenal sebagai phytoextraction.
Penerapan:
Phytoextraction terutama digunakan untuk memulihkan logam berat dari tanah, namun teknologi ini sekarang dapat diterapkan pada bahan lain di media yang berbeda. Sistem hidroponik berbasis rumah kaca menggunakan tanaman dengan serapan akar kontaminan tinggi dan translokasi yang buruk ke pucuk saat ini sedang diteliti untuk menghilangkan logam berat dan radionuklida dari air.
Tumbuhan ini juga disebut sebagai hiperakumulator. Tanaman dengan tingkat pertumbuhan yang tinggi (>3 ton bahan kering/hektar-tahun) dan kemampuan untuk mentolerir konsentrasi logam yang tinggi pada bagian tanaman yang dapat dipanen (>1.000 mg/kg) diperlukan untuk perawatan yang praktis.
Keterbatasan:
Ekstraksi logam beracun yang efektif oleh hiperakumulator terbatas pada kedalaman tanah dangkal hingga 24 inci. Jika kontaminasi pada kedalaman yang jauh lebih besar (misalnya, 6 sampai 10 kaki), pohon poplar berakar dalam dapat digunakan, namun ada kekhawatiran tentang serasah daun dan residu beracun yang terkait.
Meskipun memiliki karakteristik penimbunan logam yang baik, hiperakumulator yang tersedia saat ini tidak memiliki produksi biomassa yang sesuai, kemampuan adaptasi fisiologis terhadap berbagai kondisi iklim, dan kemampuan beradaptasi terhadap teknik agronomi saat ini.
2. Fitostabilisasi:
Fitostabilisasi melibatkan pengurangan mobilitas logam berat dalam tanah. Imobilisasi logam dapat dicapai dengan mengurangi debu yang tertiup angin, meminimalkan erosi tanah, dan mengurangi kelarutan kontaminan atau bioavailabilitas rantai makanan. Penambahan pembenah tanah, seperti bahan organik, fosfat, zat alkalizing, dan bio-padatan dapat menurunkan kelarutan logam dalam tanah dan meminimalkan pencucian ke air tanah.
Mobilitas kontaminan berkurang dengan akumulasi kontaminan oleh akar tanaman, penyerapan ke akar, atau presipitasi dalam zona akar. Dalam beberapa kasus, kontrol hidrolik untuk mencegah migrasi lindi dapat dicapai karena banyaknya air yang ditranspirasikan oleh tanaman.
Penerapan:
Penggunaan fitostabilisasi untuk menjaga logam di lokasinya saat ini sangat menarik ketika metode lain untuk meremediasi area skala besar yang memiliki kontaminasi rendah tidak memungkinkan. Remediasi sulit dilakukan di lokasi yang memiliki konsentrasi logam tinggi karena toksisitas tanah. Tanaman harus mampu mentolerir kontaminan tingkat tinggi, memiliki produksi biomassa akar yang tinggi dengan kemampuan mengimobilisasi kontaminan, dan kemampuan menahan kontaminan di akar.
Keterbatasan:
Fitostabilisasi berguna di lokasi dengan kontaminasi dangkal dan di mana kontaminasi relatif rendah. Tanaman yang mengakumulasi logam berat di akar dan zona akar biasanya efektif pada kedalaman hingga 24 inci. Logam yang mudah ditranslokasikan ke daun pada tanaman dapat membatasi penerapan fitostabilisasi karena potensi pengaruhnya terhadap rantai makanan.
3. Fitostimulasi:
Fitostimulasi, juga disebut sebagai peningkatan biodegradasi rhizosfer, rhizodegradasi, atau bioremediasi/degradasi dengan bantuan tanaman, adalah penguraian kontaminan organik dalam tanah melalui peningkatan aktivitas mikroba di zona akar tanaman atau rizosfer. Aktivitas mikroba dirangsang di rizosfer dengan beberapa cara: 1. senyawa, seperti gula, karbohidrat, asam amino, asetat, dan enzim, yang dipancarkan oleh akar memperkaya populasi mikroba asli; 2. sistem akar membawa oksigen ke rizosfer, yang memastikan transformasi aerobik; 3 biomassa akar halus meningkatkan ketersediaan karbon organik; 4. cendawan mikoriza yang tumbuh di dalam rizosfer dapat mendegradasi kontaminan organik yang tidak dapat diubah sendiri oleh bakteri karena jalur enzimatik yang unik; dan 5. habitat bagi peningkatan populasi mikroba dan aktivitas yang ditingkatkan oleh tumbuhan .
Penerapan:
Metode ini berguna untuk menghilangkan kontaminan organik, seperti pestisida, aromatik, dan hidrokarbon aromatik polinuklear (PAH), dari tanah dan sedimen. Pelarut yang diklorinasi juga menjadi sasaran di lokasi demonstrasi.
Keterbatasan:
Lokasi di mana fitostimulasi akan diterapkan harus memiliki tingkat kontaminasi yang rendah di daerah yang dangkal. Kontaminan tingkat tinggi dapat menjadi racun bagi tanaman.
4. Fitotransformasi:
Fitotransformasi, juga disebut sebagai fitodegradasi, adalah penguraian kontaminan organik yang diasingkan oleh tanaman melalui: (1) proses metabolisme di dalam tanaman; atau (2) pengaruh senyawa, seperti enzim, yang dihasilkan oleh tanaman. Kontaminan organik terdegradasi menjadi senyawa yang lebih sederhana yang terintegrasi dengan jaringan tanaman, yang pada gilirannya mendorong pertumbuhan tanaman. Remediasi situs oleh fitotransformasi tergantung pada penyerapan langsung kontaminan dari media dan akumulasi dalam vegetasi.
Pelepasan kontaminan yang mudah menguap ke atmosfer melalui transpirasi tanaman, yang disebut fitovolatilisasi, adalah bentuk fitotransformasi. Meskipun transfer kontaminan ke atmosfir mungkin tidak mencapai tujuan remediasi lengkap, fitovolatilisasi mungkin diinginkan karena paparan tanah yang berkepanjangan dan risiko kontaminasi air tanah berkurang.
Penerapan:
Fitotransformasi dapat digunakan untuk memulihkan situs yang terkontaminasi dengan senyawa organik. Enzim-enzim tertentu yang diproduksi oleh tumbuhan mampu memecah dan mengubah pelarut terklorinasi (misalnya, trikloroetilena), limbah amunisi, dan herbisida. Teknologi ini juga dapat digunakan untuk menghilangkan kontaminan dari lokasi dan area penyimpanan petrokimia, tumpahan bahan bakar, lindi TPA, dan bahan kimia pertanian.
Implementasi yang berhasil dari teknologi ini mensyaratkan bahwa senyawa-senyawa hasil transformasi yang menumpuk di dalam tanaman menjadi tidak beracun atau secara signifikan kurang beracun daripada senyawa-senyawa induknya. Dalam beberapa aplikasi, fitotransformasi dapat digunakan bersamaan dengan teknologi remediasi lainnya atau sebagai perawatan pemolesan.
Keterbatasan:
Teknologi ini biasanya membutuhkan lebih dari satu musim tanam agar efisien. Kedalaman tanah harus kurang dari 3 kaki dan air tanah dalam jarak 10 kaki dari permukaan. Kontaminan masih dapat masuk ke rantai makanan melalui hewan atau serangga yang memakan bahan tanaman. Amandemen tanah mungkin diperlukan, termasuk bahan pengkhelat untuk memfasilitasi serapan tanaman dengan memutus ikatan kontaminan yang mengikat partikel tanah.
5. Rhizofiltrasi:
Rhizofiltrasi mengacu pada penggunaan akar tanaman untuk menyerap, mengkonsentrasikan, dan mengendapkan logam beracun dari air tanah yang terkontaminasi. Awalnya, tanaman yang cocok dengan sistem akar yang stabil disuplai dengan air yang terkontaminasi untuk menyesuaikan tanaman. Tanaman ini kemudian dipindahkan ke lokasi yang terkontaminasi untuk mengumpulkan kontaminan, dan setelah akarnya jenuh, mereka dipanen. Rhizofiltrasi memungkinkan perawatan in-situ, meminimalkan gangguan terhadap lingkungan.
Penerapan:
Tanaman yang cocok untuk aplikasi rizofiltrasi dapat menghilangkan logam beracun dari larutan selama periode waktu yang lama dengan sistem akar pertumbuhannya yang cepat. Berbagai spesies tanaman telah ditemukan secara efektif menghilangkan logam beracun seperti Cu (2+), Cd (2+), Cr (6+), Ni (2+), Pb (2+) dan Zn (2+) dari air. solusi Kontaminan radioaktif tingkat rendah juga dapat dihilangkan dari aliran cairan.
Keterbatasan:
Rhizofiltration sangat efektif dalam aplikasi di mana konsentrasi rendah dan volume air yang besar terlibat. Tanaman yang efisien dalam mentranslokasi logam ke pucuk tidak boleh digunakan untuk rhizofiltrasi karena menghasilkan lebih banyak residu tanaman yang terkontaminasi.
6. Lahan Basah yang Dibangun:
Lahan basah buatan direkayasa, ekosistem buatan manusia yang dirancang khusus untuk mengolah air limbah, drainase tambang, dan air lainnya dengan mengoptimalkan proses biologis, fisik, dan kimia yang terjadi dalam sistem lahan basah alami. Lahan basah yang dibangun dapat memberikan pengolahan air limbah yang efektif, ekonomis, dan ramah lingkungan serta berfungsi sebagai habitat satwa liar.
Sistem lahan basah yang dibangun dikelompokkan menjadi tiga jenis utama: permukaan air bebas (FWS), sistem aliran bawah permukaan (SFS), atau sistem tanaman air (APS). Sistem FWS, atau sistem substrat tanah, terdiri dari tanaman air yang berakar pada substrat tanah di dalam cekungan tanah yang dibangun yang mungkin dilapisi atau tidak tergantung pada persyaratan permeabilitas tanah dan perlindungan air tanah.
Sistem FWS dirancang untuk menerima air limbah berkecepatan rendah yang diolah terlebih dahulu, dalam aliran plug, di atas media tanah atau pada kedalaman antara 1 dan 18 inci. SFS biasanya adalah sistem substrat kerikil yang mirip dengan sistem FWS, namun vegetasi air ditanam di kerikil atau batu pecah dan air limbah mengalir kira-kira 6 inci di bawah permukaan media.
Agregat biasanya memiliki kedalaman antara 12 dan 24 inci. Tidak ada aliran permukaan yang terlihat jelas di SFS .APS juga mirip dengan sistem FWS, tetapi airnya terletak di kolam yang lebih dalam dan tanaman air terapung atau tanaman air yang terendam digunakan.
Penerapan:
Lahan basah yang dibangun dapat digunakan untuk mengolah air limbah kota, limpasan pertanian, drainase tambang, dan limbah lainnya. Permintaan oksigen biokimia (BOD) dan total padatan tersuspensi (TSS) secara efektif dikurangi dengan sistem lahan basah buatan manusia ini.
Keterbatasan:
Panduan teknis untuk merancang dan mengoperasikan lahan basah buatan mungkin terbatas karena kurangnya data operasional jangka panjang. Potensi variabilitas musiman dan dampak terhadap satwa liar masing-masing dapat berdampak negatif terhadap operasi sistem dan pengamanan izin. Diperlukan bidang tanah yang relatif besar dan konsumsi air tinggi karena tingkat evapotranspirasi yang besar.
