1. Pendahuluan

Indonesia masuk kedalam kategori negara dengan tingkat kerawanan gempa bumi yang cukup tinggi. Gempa bumi memang suatu bencana yang terjadi secara alami dan sangat merusak. Seringkali gempa bumi hanya diperhitungkan dampaknya terhadap struktur bagian permukaan tanah saja, padahal kenyataannya gempa bumi ini dapat menyebabkan suatu kerusakan sebagai akibat dari hilangnya stabilitas tanah. Kegagalan stabilitas tanah tersebut biasanya terjadi pada tanah lanau pasir yang bersifat jenuh dengan gradasi yang seragam. Peristiwa tanah pasir yang kehilangan kuat gesernya saat terjadi gempa ini kemudian dikenal dengan istilah likuifaksi.

Ancaman kerusakan struktur dan korban jiwa sebagai dampak dari likuifaksi di beberapa daerah di Indonesia tergolong tinggi. Berkaca pada likuifaksi yang terjadi di Padang sebagai dampak dari gempa pada 30 September 2009, terlihat bahwa titik-titik bencana tersebar didaerah dekat aliran sungai dan tepi pantai. Menurut Hakam dan Darjanto (2013), kedalaman tanah yang berpotensi likuifaksi di kawasan Pantai Padang

berada pada kisaran 4-12 m, dengan potensi yang sangat besar terjadi pada kedalaman 4-8 m. Sampai saat ini, masih banyak riset yang dilakukan dalam upaya untuk meminimalisir kemungkinan likuifaksi ini terjadi lagi.

Berbagai upaya telah dilakukan untuk memperbaiki dan memperkuat struktur tanah, namun seringkali metode yang digunakan berpotensi mencemari lingkungan, seperti kontaminasi air tanah Contohnya adalah metode chemical grouting, dimana materi kimia seperti semen, dan sodium silikat diinjeksikan kedalam tanah dengan maksud untuk memperkuat struktur tanah. Beberapa penelitian menunjukan bahwa materi-materi kimiawi tersebut dapat berdampak buruk karena berpotensi mengontaminasi tanah dan aliran air tanah karena bersifat racun dan berbahaya bagi ekosistem secara umum (Karol, 2003). Hal ini mendorong para peneliti untuk mengembangkan teknologi yang lebih ramah Microbial-induced lingkungan, seperti Calcite Precipitation (MICP).

Net Urea Hydrolysis Reaction: NH₂-CO-NH₂ + 3H₂O → 2NH₄⁺ + HCO₃^- + OH^- Net pH increase: [OH^-] generated from NH₄⁺ production >> [Ca²⁺]

Gambar 1. Proses ureolisis dan pembentukan CaCO₃ dalam Biosementasi (Digambar ulang dari DeJong dkk., 2010)

Microbial-induced Calcite Precipitation (MICP) merupakan suatu metode perbaikan tanah yang relatif baru dan merupakan cabang dari metode Biomediated Soil Improvement. MICP adalah suatu metode yang melibatkan bakteri tanah dengan kemampuan hidrolisis urease sehingga dapat mengendapkan kalsium karbonat (CaCO₃) sebagai bahan perekat antar butir tanah untuk memperkuat struktur tanah itu sendiri, seperti pada Gambar 1 (DeJong dkk., 2010). Ada beberapa jenis bakteri yang diketahui memiliki kemampuan tersebut seperti Sporosarcina pasteurii, Proteus vulgaris, Bacillus pasteurii, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus cereus, dan masih banyak lagi (Whiffin, 2004). Berikut adalah proses hydrolysis urease yang diakibatkan oleh bakteri dalam tanah:

\[CO(NH_2)_2 + 2H_2O \xrightarrow{urease} 2NH_4^+ + CO_3^{2-}\]

Pelepasan NH4⁺ ke lingkungan akan menyebabkan kenaikan kadar pH lingkungan, yang kemudian akan menciptakan kondisi lingkungan yang ideal bagi presipitasi kalsium karbonat ketika asupan ion kalsium

(Ca²⁺) tersedia. Dalam hal ini, penting untuk ditambahkan kalsium klorida sebagai sumber nutrisi Ca²⁺ bagi bakteri. Kalsium karbonat yang terbentuk merupakan bahan utama biosementasi yang merekatkan antar butir tanah, dan meningkatkan kekuatan struktur tanah. Berikut adalah proses terbentuknya kalsium klorida saat kenaikan pH lingkungan dan sumber Ca²⁺ tersedia:

\[C_a^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow C_a CO_3\]

Keseluruhan proses ureoloisis tersebut terjadi di ruang antar butir tanah oleh bakteri. Bakteri disini selain menjadi fasilitator dalam meningkatkan pH, juga menjadi pusat pembentukan kalsium karbonat. Pergerakan bakteri yang bebas diantara butir tanah akan menyebabkan presipitasi kalsium karbonat untuk terjadi secara merata pula.

Di Indonesia sendiri, penelitian yang membahas tentang Biosementasi maupun kemampuan bakteri asli Indonesia sebagai agen biosementasi masih jarang dilakukan. Putra., dkk (2018) memanfaatkan Enzyme-Mediated Calcite Precipitation sebagai metode perbaikan tanah. Namun keberadaan enzim tersebut masih jarang ditemukan di Indonesia. Hasriana., dkk (2018) menggunakan bakteri Bacillus Subtilis Sp untuk meningkatkan nilai CBR pada tanah lunak secara signifikan. Namun, penggunaan bakteri ini pada tanah pasir lepas belum diteliti lebih lanjut.

Bakteri yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah bakteri asli yang berasal dari tanah di Indonesia, yaitu yang diisolasi dari pasir lepas yang diperoleh di kota Padang, Sumatera Barat. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan spesies bakteri dengan kemampuan enzim urease yang diisolasi dari pasir Padang, menentukan kadar CaCO₃ dari setiap sampel tersementasi, dan untuk menentukan kuat tekan bebas tanah setelah masa perlakuan dengan uji Pocket Penetrometer (ASTM WK27337).

2. Metode Penelitian

2.1 Isolasi dan identifikasi bakteri

Isolasi dilakukan terhadap bakteri asli tanah pasir Padang. Metode isolasi yang dilakukan merupakan metode standar, seperti isolasi bakteri menggunakan larutan NaCl 0,85%, pour plate, dan four-way streak. Koloni bakteri tunggal yang didapatkan dari metode four-way streak kemudian diuji lanjutan dengan uji biokimia urease. Koloni bakteri yang diketahui urease positif kemudian akan digunakan sebagai agen biosementasi, dan proses indentifikasi spesies dilakukan oleh lembaga Macrogen di Korea Selatan.

2.2 Pembuatan larutan sementasi, kultivasi bakteri, dan masa perlakuan

Reagen sementasi yang digunakan sebagai nutrisi bakteri terdiri atas 0,5 M urea dan kalsium klorida, 3g nutrient broth, 10 g NH₄Cl, dan 2.12 g NaHCO₃ (Lee dkk., 2012; Soon dkk., 2014). Larutan sementasi ini akan digunakan

sebagai medium pertumbuhan bakteri dan juga diberikan secara berkala pada tanah uji yang sudah dicampur bakteri maupun sampel kontrol.

Isolat bakteri pasir Padang yang sudah teruji kemampuan ureasenya akan ditumbuhkan dalam reagen sementasi selama 2x24 jam. Bakteri kemudian dicampurkan dengan tanah pasir Padang dan dicetak pada syringe 100 ml (Gambar 2). Sampel dibagi menjadi lima kelompok, yaitu sampel A, sampel B, sampel B10, sampel B20, dan sampel B30. Keterangan perlakukan masing-masing tersaji pada Tabel 1. Setiap 12 jam sekali, sampel perlakuan akan diinjeksikan larutan sementasi melalui selang plastik. Durasi pemberian larutan sementasi adalah selama 4-6 hari dan diukur kadar pH efluennya (Al Qabany dkk, 2012). Adapun tujuan Sampel A dan Sampel B adalah untuk kontrol dan pembanding terhadap Sampel A10, A20, dan A30. Apabila sesuai dengan rencana, maka Sampel A tidak akan terjadi proses biosementasi karena tanah sudah disterilkan terlebih dahulu dengan cara dioven pada suhu 110˚ Celcius selama 24 jam. Kemudian tanah di simpan di desikator selama 24 jam sebelum larutan sementasi diberikan. Sedangkan untuk Sampel B, tanah pasir hanya dikeringkan pada suhu ruangan. Untuk Sampel B, walaupun larutan bakteri tidak berikan, bukan bearti proses biosementasi tidak akan terjadi, melainkan Sampel B sendirinya sudah memiliki bakteri alami, namun kadar dan jenisnya tidak diketahui secara pasti. Sedangkan untuk Sampel A10, A20, dan A30, sampel diberikan 10 ml, 20 ml, dan 30 ml larutan bakteri untuk menginvestigasi dosis bakteri terhadap proses sementasi

Tabel 1. Skenario pengujian sampel tanah

Gambar 2. Konfigurasi rangkaian alat untuk percobaan metode biosementasi

2.3 Uji index properties tanah, kuat tekan bebas, dan kadar CaCO³

Uji yang dilakukan untuk Index Properties tanah yaitu uji saringan, kadar air alami (ω), Berat jenis tanah asli (Gs), Berat isi (γ), dan Berat isi kering (γd). Uji ini dilakukan terhadap sampel tanah pasir Padang. Seperti yang terlihat pada Gambar 3, konsentrasi bagian yang tersementasi berada di bagian atas, sedangkan pada bagian bawah, sampel tidak tersementasi dengan baik. Sampai saat ini, penulis masih menyelidiki alasan dibalik fenomena ini. Namun, kuat dugaan bahwa metode injeksi menjadi salah satu penyebab hal ini terjadi. Pada penelitian ini, larutan sementasi diinjeksikan secara manual menggunakan suntikan melalui selang plastik yang telah dilubangi sepanjang selang, sehingga kecepatan (flow rate) larutan injeksi cenderung lambat dan tidak teratur antara bagian atas dan bagian bawah. Bagian bawah syringe ditutup sehingga larutan sementasi yang diinjeksikan selalu merendami sampel selama 12 jam. Sebelum masuk ke fase pemberian larutan sementasi selanjutnya, tutup syringe dibuka sehingga larutan sementasi yang telah merendami sampel dapat mengalir keluar. Larutan sementasi ini ditampung pada gelas kaca, dan kemudian akan dilakukan uji pH.

Setelah masa perlakuan, sampel tanah tersementasi akan dibilas dan dioven selama 24 jam (Al Qabany dkk, 2012). Karena sampel tanah tidak tersementasi secara menyeluruh di dalam tabung (Gambar 3), maka bagian sampel yang tersementasi diuji kuat tekan bebasnya menggunakan alat Pocket Penetrometer (ASTM WK27337), seperti pada Gambar 4.

Gambar 3. Tipikal sampel setelah masa akhir percobaan.

Gambar 4. Alat uji Pocket penetrometer beserta tanah setelah dibilas dan dioven 24 jam.

Pengukuran kadar kalsium karbonat memanfaatkan metode analisis Gravimetrik. Sampel tanah uji sebanyak 20g diakhir masa perlakuan kembali dikeringkan dalam oven. Kemudian sampel dicelupkan pada larutan asam hidroklorat (2 M) hingga berbusa agar CO2dalam sampel menguap (dekarbonasi). Sisa sampel tanah uji kemudian kembali dikeringkan dalam oven. Kehilangan massa sampel merupakan persentase kadar kalsium karbonat didalam sampel terhadap berat awal. Gambar 5 menunjukan proses dekarbonasi pada sampel tersementasi.

Gambar 5. Proses dekarbonasi pada tanah pasir tersementasi

2.4 Uji SEM dan XRD

Pada eksperimen ini, alat uji SEM yang digunakan adalah tipe JEOL JSM-6510A. Uji SEM dilakukan untuk melihat sampel secara lebih jelas khususnya CaCO3yang terbentuk pada perbesaran x100, x200, x600, x1000, x2000, dan x6000. Sedangkan, uji XRD dilakukan untuk mengetahui komponen mineral penyusun tanah.

3. Hasil Uji dan Diskusi

Terdapat tiga bagian pembahasan dan analisis data, yaitu proses identifikasi bakteri, uji index properties tanah dan kuat tekan bebas, serta uji konfirmasi berupa SEM dan XRD.

3.1 Isolasi dan identifikasi bakteri pasir Padang

Bakteri yang tumbuh membentuk koloni didalam cawan petri akan dengan mudah diamati dan dibedakan berdasarkan morfologinya (Cappuccino dan Sherman, 2014). Pengamatan lalu dilakukan setiap hari selama kurun waktu 7 hari. Dari hasil pengamatan, diperoleh 4 koloni bakteri yang diduga memiliki jenis yang berbeda, yaitu isolat bakteri A, B, C, dan D (Gambar 6).

Membedakan jenis bakteri yang tumbuh dapat dimulai dengan mengamati bentuk koloni yang dihasilkan pada permukaan agar di dalam cawan petri (Gambar 6). Koloni bakteri A dan C sama-sama memiliki warna kuning, namun koloni A membentuk circular-entireconvex sedangkan koloni C membentuk irregularentire-raised. Koloni B berwarna lebih putih dan membentuk circular-entire-raised, sedangkan koloni D

berwarna bening keputihan dan membentuk circularentire-umbonate (Cappuccino dan Sherman, 2010).

Tahapan selanjutnya adalah melakukan metode -fourway streak (Gambar 7). Metode ini digunakan untuk mendapatkan kultur murni atau koloni tunggal dari isolat bakteri. Bakteri berada di alam tidak dalam bentuk kultur murni, namun dalam campuran berbagai macam jenis bakteri. Mendapatkan kultur murni merupakan salah satu tahapan yang penting dalam mengisolasi bakteri. Kultur murni memastikan bahwa tidak terdapat bakteri atau mikroba saat dilakukan pengujian lebih lanjut (Cappuccino dan Sherman, 2014).

Gambar 6. Hasil isolasi bakteri metode pour plate

Gambar 7. Hasil isolasi bakteri metode four-way streak

Koloni tunggal yang ditumbuhkan berguna untuk diuji kemampuannya dalam menghasilkan enzim urease melalu uji biokimia urease. Indikator bagi keberadaan enzim urease merupakan perubahan warna pada larutan uji biokimia urease. Perubahan warna menjadi warna ungu terlihat pada medium dengan inokulasi isolat bakteri D, isolat bakteri lain menunjukkan perubahan warna menjadi warna kekuningan, dan medium kontrol (K) tidak menunjukkan perubahan warna (Gambar 8). Kemampuan untuk menghasilkan enzim urease adalah syarat utama yang dibutuhkan bakteri untuk memfasilitasi terjadinya presipitasi CaCO3dalam metode Biosementasi.

Bahan utama dari medium uji biokimia urease adalah phenol red (PR). Reagen PR ini merupakan reagen standar yang digunakan didalam penelitian sebagai

indikator pH melalui perubahan warna. Larutan medium yang memanfaatkan PR akan berwarna merah terang pada pH 7,4. Warna medium akan menjadi warna kuning pada pH asam, dan berubah menjadi warna ungu ketika pH basa. Perubahan warna pada medium mempermudah pengamatan terhadap kondisi pH dari medium karena efek dari enzim urease yang dihasilkan bakteri (Reznikov, 1972).

Gambar 8. Hasil uji biokimia urease

Prinsip kerja metode Biosementasi pada dasarnya memanfaatkan bakteri untuk meningkatkan pH pengendapan lingkungan sehingga memfasilitasi CaCO₃. Enzim urease yang dihasilkan bakteri akan mengubah urea dan menghasilkan NH₄⁺ (DeJong dkk., 2014). NH₄⁺ ini kemudian yang akan meningkatkan pH lingkungan medium menjadi basa, sehingga perubahan pH dengan akan mudah diamati melalui medium uji biokimia urease.

Metode identifikasi yaitu menggunakan teknologi DNA sequencing. Bakteri yang telah ditumbuhkan selama 1-2 hari didalam cawan petri kemudian dikirimkan untuk dibaca sekuens DNA-nya di Macrogen, Korea Selatan. Sekuens DNA dari bakteri yang didapatkan, dicocokkan dengan kumpulan DNA bakteri yang sudah tercatat dalam genebank National Center for Biotechnology Information (NCBI). Melalui hasil metode Basic Local Alignment Search Tool (BLAST), diambil beberapa reference sequence bakteri yang memiliki kemiripan DNA tertinggi dengan isolat bakteri pasir Padang (Tabel 2). Karena isolat bakteri pasir Padang memiliki yang tinggi kemiripan DNA dengan genus Sporosarcina, maka disimpulkan bahwa bakteri tersebut sebagai Sporosarcina sp.

Tabel 2. Reference sequence untuk isolat bakteri pasir Padang (NCBI, 2018)

3.2 Uji index properties dan kuat tekan bebas tanah

Uji terhadap tanah pasir Padang baik sebelum maupun setelah masa perlakuan dibagi menjadi tiga bagian, yaitu uji Index Properties, pengukuran kadar pH efluen, dan uji kuat tekan bebas. pH efluen adalah nilai pH yang diukur dari larutan sementasi yang telah bercampur dengan sampel selama 12 jam.

3.2.1 Uji index properties

Pengujian awal terhadap tanah dilakukan terhadap sampel sebelum masa perlakuan. Tabel 3 menyajikan hasil uji index properties sampel pasir lepas yang digunakan untuk pengujian.

Berat jenis tanah asli (Gs) dari sampel pasir Padang adalah 2,78. Berat isi (γ) dan berat isi kering (γd) berturut-turut adalah sebesar 15,07 kN/m³ dan 14,88 kN/ m³. Menurut Coduto (1994), hasil pengujian berat isi yang didapatkan masuk kedalam kategori poorly graded sand atau pasir bergradasi buruk dengan rentang berat isi 15 – 19,5 kN/m³.

Hasil uji saringan disajikan dalam bentuk kurva untuk menggambarkan gradasi ukuran butir dari tanah pasir Padang (Gambar 9). Melalui hasil saringan juga, didapatkan beberapa persentase persebaran ukuran butir tanah dan koefisien keseragaman (Cu) sebagai berikut :

Berdasarkan kurva gradasi (Gambar 10), sampel tanah dikatergorikan sebagai poorly graded sand (SP) karena tidak memenuhi Cu > 6 dan 1 < Cc < 3.

Menurut Rebata-Landa (2007), ukuran butir tanah yang paling sesuai untuk penerapan biosementasi adalah sebesar 0.05 – 0.4 mm, atau masuk kedalam jenis lanau kepasiran. Ukuran butir tanah pasir Padang yang didapatkan melalui uji saringan juga menunjukkan ukuran butir yang dominan pada jenis pasir dengan rentang 0.075 – 0.425 mm. Hal ini menunjukkan bahwa jenis tanah pasir Padang yang digunakan sudah sesuai sehingga dapat mendukung persebaran bakteri secara baik.

3.2.2 Pengukuran kadar pH efluen

Data pH efluen diperoleh dari larutan sementasi yang keluar dari dasar syringe 100 ml setiap 12 jam (Gambar 10). Pada sampel A (tanah steril), nilai pH cenderung stagnan yaitu antara 7.5 hingga 7.7 sesuai dengan pH larutan sementasi awal. Hal ini mengindikasikan bahwa tidak ada aktivitas urease yang terjadi pada sampel A. Pada masa perlakuan 96 jam, pH naik ke angka 8,4 dan dikelompokan sebagai data outlier. Hal ini disebabkan adanya kontaminasi pada pengukuran pH efluen. Pada kenyatannya, tidak ada sementasi yang terjadi pada

Tabel 3. Index properties tanah pasir Padang

Gambar 9. Persebaran ukuran butir tanah

sampel A. Sedangkan untuk Sampel B, A10, A20, dan A30 menunjukkan kenaikan tren kadar pH efluen sampai pada waktu 36 jam. Kenaikan paling tinggi terlihat pada perlakuan volume inokulasi bakteri 30 ml (A30), lalu diikuti oleh 20 ml (A20), dan terakhir 10 ml (A10). Sampel A10 terlihat baru meningkat setelah 36 jam. Kenaikan dari ketiga sampel tersebut sama-sama menjadi relatif stabil setelah 72 jam. Sedangkan untuk Sampel B terlihat sedikit penurunan pH dari 36 jam sampai 72 jam, dan mulai meningkat lagi pada 108 jam. Selain itu, terjadi loncatan pH yang cukup drastis pada sampel B di masa perlakuan 120, 132, dan 144 jam. Salah satu alasan dari loncatan pH ini diduga karena terjadi reaksi rantai dari berbagai bakteri lokal yang ada di tanah asli. Untuk menghindari reaksi dari berbagai jenis bakteri, aktivitas urease tunggal bakteri Sporosarcina Sp dapat diamati dengan jelas pada sampel A10, A20, dan A30. Sampel A10, A20, dan A30 menunjukkan peningkatan pH mencapai lebih dari 8,5. Proses pengendapan CaCO³ oleh bakteri optimal pada rentang pH 8,3 – 9,3. Secara umum, aktivitas enzim urease meningkat pesat pada rentang pH 6-10, namun akan mulai menurun setelah kurang lebih pH 8. Setelah CaCO³ sudah mulai mengendap, juga akan terjadi penurunan pH medium secara bertahap. (Stocks dkk, 1999; De Jong dkk., 2010). Turunnya pH karena penurunan aktivitas urease dan pengendapan CaCO³ setelah masa perlakuan selesai, diduga tidak banyak mempengaruhi sementasi oleh CaCO³ terhadap butir tanah. Dapat disimpulkan bahwa terjadi aktivitas enzim urease oleh bakteri selama masa perlakuan melalui kenaikan kadar pH.

Gambar 10. Kadar pH efluen

3.2.3 Kadar CaCO³ dan kuat tekan bebas sampel pasir padang tersementasi

Tabel 4 menyajikan hasil pengujian rasio sementasi, kadar CaCo³ dan kuat tekan bebas sampel tanah. Sebelum pengerjaan uji kuat tekan bebas dari pasir Padang tersementasi, dilakukan pengukuran terhadap persentase tanah yang tersementasi. Hasil menunjukan bahwa persentase tanah yang tersementasi paling tinggi adalah pada sampel B. Untuk Sampel A10, A20, dan A30 mengalami pertambahan persentase seiring dengan besaran volume bakteri yang diinjeksikan. Terlihat bahwa sampel A10 memiliki besaran tanah tersementasi terkecil, dan sampel A30 memiliki persentase sementasi terbesar. Sedangkan sampel A tidak menunjukkan adanya pembentukan pasir Padang yang tersementasi.

Tabel 4. Hasil pengujian rasio sementasi, kadar CaCO³ dan kuat tekan bebas sampel tanah.

Kadar CaCO³ terukur secara umum berkorelasi positif dengan bertambahnya pemberian volume inokulum bakteri. Terlihat bahwa sampel A30 memiliki kadar CaCO³ tertinggi, lalu diikuti oleh sampel A20, A10 dan yang terakhir sampel B. Apabila dihubungkan dengan dengan persentase tanah tersementasi, maka dapat dilihat bahwa besaran kadar CaCO3yang mengikat tanah tidak selalu berkorelasi positif. Pada sampel B, terlihat bahwa volume tanah tersementasi adalah yang paling besar, namun kadar CaCO³ menunjukkan tingkat paling rendah. Hal ini diduga karena persentase tanah tersementasi lebih

dipengaruhi oleh persebaran CaCO³ yang merata, sehingga pengikatan antar butir tanah lebih efisien.

Kuat tekan bebas yang dihasilkan oleh sampel A10 dan sampel B terbilang tinggi, dengan besaran q^u >500 kPa Untuk Sampel A30 menghasilkan kuat tekan bebas lebih kecil dengan qu sebesar 425 kPa, sedangkan Sampel A20 hanya menghasilkan q^u 150 kPa. Walaupun sampel perlakuan yang diujikan tidak dilakukan pengulangan, namun dari keempat sampel tanah yang berhasil sementasi dapat membuktikan bahwa metode yang digunakan berpotensi untuk meningkatkan kuat tekan bebas tanah pasir secara signifikan.

Selain itu, walaupun memiliki persentase tanah tersementasi paling kecil, sampel A10 menunjukkan q^u yang relatif sama dengan sampel B. Hal ini menunjukkan bahwa persentase tanah tersementasi tidak selalu berkorelasi positif dengan kuat tekan bebas dan kadar CaCO³ dari sampel tersementasi. Diduga terdapat faktor teknis dan lingkungan lain yang lebih mempengaruhi kuat tekan bebas tanah, seperti efektivitas persebaran reagen sementasi dalam tanah, kemampuan bakteri dalam menghasilkan enzim urease, persebaran endapan CaCO³ yang lebih merata, dan faktor lainnya yang membutuhkan penelitian lanjutan. Menurut Al Qabany dkk (2012), laju larutan saat diinjeksikan mempengaruhi kemungkinan terjadinya pembentukan CaCO³ sehingga dapat menghambat saluran. Diduga hal ini juga dapat mempengaruhi pengendapan CaCO³ di tanah sehingga sementasi hanya terjadi disekitar tempat injeksi larutan sementasi.

3.3 Hasil scanning electron microscope (SEM) dan uji X-ray diffraction (XRD)

3.3.1 Uji SEM

Uji SEM diambil dari sampel tanah tersementasi A10 dengan berat sampel kurang lebih 0,5 g. Gambar 11 menyajikan hasil SEM perbandingan partikel pasir yang tidak dan yang diselimuti CaCO3. Foto yang ditampilkan adalah perbesaran 1000 kali. Pada butiran tanah tanpa CaCO3, terlihat jelas bahwa permukaannya lebih halus dan rata dibandingkan dengan bagian yang terlapisi CaCO3. Permukaan butir tanah yang tersementasi terlihat lebih kasar dengan berbagai bentuk dan ukuran dari CaCO3. Dapat disimpulkan dari Gambar 11 bahwa CaCO³ tidak melapisi sampel tanah secara keseluruhan, karena masih menyisakan beberapa bagian butir tanah yang tidak terlapisi.

Gambar-gambar yang tersaji dalam Tabel 5 menunjukkan hasil uji SEM terhadap satu sampel A10 dari dua titik fokus pengambilan gambar berbeda, yaitu spot X dan Y. Perbesaran yang diambil yaitu 200x (X1, Y1), 600x (X2,Y2), 2000x (X3,Y3), dan 6000x (X4,Y4). Pengambilan gambar dipilih berdasarkan ikatan antar butir tanah yang dapat terlihat dengan jelas.

Pada perbesaran 200x, masih belum terlihat jelas perbedaan antara kelompok gambar X dan Y. Perbedaan baru mulai terlihat pada perbesaran 600x, dan semakin terlihat jelas pada perbesaran 6000x. Kelompok gambar X menunjukkan persebaran bentuk CaCO³ yang cenderung seragam antara satu dan lainnya, sedangkan kelompok gambar Y menunjukkan bentuk CaCO³ yang beragam bahkan membentuk bulir yang menempel pada permukaan butir tanah. CaCO³ yang terbentuk juga terlihat berbeda antara yang menyelimuti permukaan dengan yang membentuk ikatan antar butir tanah. Secara umum, dapat disimpulkan bahwa terjadi pengendapan CaCO³ yang tidak merata.

Gambar 11. Perbandingan butir tanah asli yang tidak diselimuti dan yang diselimuti CaCO³

Tabel 5. Hasil SEM untuk sampel perlakuan 10 ml

Persebaran bentuk CaCO³ yang tidak merata diduga dapat mempengaruhi kestabilan dan kekuatan dari struktur tanah tersementasi. Menurut penelitian dari Al Qabany dkk (2012), konsentrasi larutan sementasi

sangat mempengaruhi dalam pemerataan bentuk CaCO3. Semakin tinggi konsentrasi larutan sementasi (0,5 – 1 M), maka bentuk CaCO³ akan semakin tidak seragam dibandingkan dengan penggunaan larutan sementasi yang lebih kecil (contoh: 0,25 M). Menurut Somani dkk. (2006), penggunaan larutan sementasi yang berkonsentrasi tinggi cenderung akan membentuk ukuran kristal CaCO³ yang lebih besar pula. Penggunaan larutan sementasi dengan konsentrasi yang lebih kecil cenderung akan membentuk nukleasi CaCO³ yang seragam. Oleh karena itu, untuk penelitian lanjutan, larutan sementasi dengan konsentrasi 0,25 M layak dipertimbangkan untuk diinjeksikan pada sampel tanah.

3.2.3 Uji XRD

Gambar 12 menunjukan hasil uji XRD tanah tersementasi untuk sampel A10 yang didominasi oleh kadar CaCO³ sintetis dengan puncak tertinggi. Komponen mineral tertinggi selanjutnya diikuti oleh kadar mineral kuarsa dimana kuarsa adalah komponen utama mineral tanah pasir Padang. Komponen-komponen lain seperti Labradorite, Periclase, dan Clinoenstatite juga merupakan mineral-mineral pembentuk tanah pasir Padang dan memiliki kadar yang cenderung rendah sehingga dikategorikan sebagai mineral minor.

Gambar 12. Hasil uji XRD tanah tersementasi

Berdasarkan hasil XRD, komponen dominan yang terukur adalah CaCO3sintetis. Menurut Kralj dkk (1990), komponen CaCO³ akan lebih tinggi kemungkinannya untuk terbentuk dibandingkan Vaterite ketika aktivitas enzim urease cenderung rendah. Penelitian oleh Kakelar et al. (2016) juga menghasilkan komponen sampel tersementasi dengan kadar mineral Vaterite yang cukup tinggi, yaitu dengan perbandingan 48% Vaterite dengan 52% CaCO3, karena menggunakan bakteri dengan aktivitas enzim urease yang tinggi. Hasil yang didapatkan dalam penelitian melalui uji XRD ini tidak menunjukkan keberadaan kadar mineral Vaterite, sehingga dapat diduga bahwa bakteri isolat pasir Padang yang digunakan (Sporosarcina Sp) tidak menghasilkan aktivitas enzim urease yang tinggi.

4. Kesimpulan dan Rekomendasi

Makalah ini membahas kemampuan biosementasi oleh bakteri lokal yang teridentifikasi dari pasir lepas di

Padang, yaitu Sporosarcina sp. Dengan memanfaatkan proses Microbial Induced Calcite Precipitation (MICP), percobaan biosementasi tanah pasir lepas dengan bakteri Sporosarcina Sp dilakukan di laboratorium. Adapun beberapa kesimpulan dan rekomendasi yang diberikan antara lain:

Spesies isolat bakteri dari pasir lepas Padang teridentifikasi mampu melakukan biosementasi adalah Sporosarcina sp. Walaupun kemampuan urease bakteri Sporosarcina sp tidak bisa dikatakan tinggi, namun aplikasi bakteri ini untuk proses biosementasi cukup menjanjikan.

Kadar CaCO³ dari keseluruhan tanah tersementasi yang terukur dari sampel B (tanah asli), A10, A20, dan A30 berturut-turut adalah sebesar 23,37%; 33,12%; 42,63%; dan 45,79%.

Kuat tekan bebas (qu) untuk sampel B, A10, A20, dan A30 berturut-turut adalah >500 kPa, >500 kPa, 150 kPa, dan 425 kPa. Sedangkan sampel A (pasir steril) tidak membentuk tanah tersementasi sehingga kuat tekan bebasnya tidak dapat diukur.

Hasil SEM dan XRD secara jelas membuktikan keberadaan CaCO³ yang terbentuk dari aktivitas urease bakteri Sporosarcina sp.

Pemberian larutan sementasi disarankan menggunakan mesin kompresor mini dan dengan konsentrasi 0,25 M, sehingga penyebaran larutan sementasi lebih merata dan terkontrol. Sehingga diharapkan sampel dapat tersementasi secara merata di seluruh tabung.

5. Ucapan Terimakasih

Penulis mengucapkan terimakasih kepada Ikatan Alumni Teknik Sipil (IATS) Universitas Katolik Parahyangan yang telah memberikan dukungan dana sehingga penelitian ini dapat terlaksana.

6. Daftar Pustaka

• ASTM official website /www.astm.org, ASTM WK27337, New Test Method for Pocket Penetrometer Test
• Al Qabany, A., Soga, K., dan Santamarina, C. 2012. Factors Affecting Efficiency of Microbially Induced Calcite Precipitation. J. Geotech. Geoenvironment. Eng. 138(8): 992-1001.
• Cappuccino, JG. dan Sherman, N. 2010. Microbiology: A Laboratory Manual, 9th Ed. Benjamin Cummings.
• Coduto, D P. 1994. Foundation Design : Principles and Practices. Prentice Hall.
• DeJong, JT., Mortensen, BM., Martinez, BC., dan Nelson, DC. 2010. Bio-Mediated Soil Improvement. Ecological Engineering, 36:197- 210.

• Hakam, A., dan Darjanto, H. 2013. Penelusuran Potensi Likuifaksi Pantai Padang Berdasarkan Gradasi Butiran dan Tahanan Penetrasi Standar. Jurnal Teoritis dan Terapan Bidang Rekayasa Sipil 20 (1):33-38.
• Hasriana, SL., Harianto T., Djide MN. 2018. Bearing capacity improvement of soft soil subgrade layer with Bio Stabilized Bacillus Subtilis. MATEC Web of Conferences, 181, 01001
• Kakelar, MM., Ebrahimi, S. dan Hosseini, M. 2016. Improvement in soil grouting by biosementasi through injection method. Asia-Pac. J. Chem. Eng 11: 930-938.
• Karol, RH. 2003.Chemical grouting and soil stabilization, 3rd ed. New York: M. Dekker.
• Kralj, D., Brecevic, L., dan Nielsen, AE. 1990. Vaterite growth and dissolution in aqueous solution I. J. Cryst. Growth 104: 793-800.
• Lee, ML., Ng, WS., Tan, CK., dan Hii, SL. 2012. Biomediated Soil Improvement under Various Concentrations of Cementation Reagent. Applied Mechanics and Materials vol. 204-208: 326-329.
• Ng, WS., Lee, ML., Tan, CK., dan Hii, SL. 2014. Factors Affecting Improvement in Engineering properties of Residual Soil Through Microbial-Induced Calcite Precipitation. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 140(5): GT.1943-5606.0001089
• Putra H., Yasuhara H., Kinoshita N., Erizal., Sudibyo T. 2018. Improving Shear Strength Parameters of Sandy Soil using Enzyme-Mediated Calcite Precipitation Technique. Civil Engineering Dimension. 20(2): 91-95
• Rebata-Landa, V. 2007. Microbial activity in sediments: Effects on soil behaviour. Ph.D. thesis, Georgia Institution of Technology, Atlanta.
• Reznikov, B. 1972. Incubation of Brucella on solid nutrient media with a phenol red indicator. Veterinariia, 7: 109-110.
• Stocks-Fischer, S., Galinat JK., dan Bang., SS. 1999. Microbiological precipitation of CaCO3. Soil Biology and. Biochemistry, 31: 1563-157.
• Somani, RS., Patel, KS., Mehta, AR., dan Jasra, RV. 2006. Examination of the polymorphs and particle size of calcium carbonate precipitated using still effluent (i. e., CaCl2 + NaCl solution) of soda ash manufacturing process. Ind. Eng. Chem. Res. 45(15) :5223–5230.
• Whiffin, VS. 2004. CaCO³ precipitation for the production of biocement. PhD Thesis, Murdoch University.