Teknologi Denitrifikasi Aerobik

Mekanisme denitrifikasi adalah sebagai berikut: Teori awal menyatakan bahwa kemampuan oksigen terlarut-memperoleh elektron mencegah transfer elektron ke nitrat atau nitrit, sehingga menghambat denitrifikasi. Namun, penelitian terbaru menunjukkan bahwa sistem enzim denitrifikasi bakteri dan sistem respirasi aerobik hidup berdampingan. Meskipun nitrogen nitrat berkurang, oksigen terlarut juga berkurang; oksigen bukan merupakan faktor langsung yang menghambat aktivitas atau produksi enzim denitrifikasi. Kurangnya nitrogen nitrat atau oksigen terlarut mengurangi pertumbuhan bakteri dan laju denitrifikasi.

Pada tahun 1980-an, Robertson dkk. melaporkan keberadaan bakteri denitrifikasi aerobik dan sistem enzim denitrifikasi aerobik, dan mengkonfirmasi keberadaan *Thiosphaera pantotropha* (sekarang berganti nama menjadi *Paracoccus denitrifications*). Selama pertumbuhan, laju pertumbuhan akan lebih tinggi ketika O2 dan NO3 hidup berdampingan dibandingkan ketika keduanya hadir secara terpisah. Semakin banyak penelitian yang menunjukkan adanya denitrifikasi aerobik pada bakteri dan mengidentifikasi beberapa bakteri yang menunjukkan tingkat denitrifikasi tinggi dalam kondisi aerobik.

① Jalur Pernafasan Bakteri Denitrifikasi Aerobik

Dalam jalur pernapasan hipotetis bakteri denitrifikasi aerob, nitrogen nitrat dan oksigen dapat bertindak sebagai akseptor elektron akhir. Elektron dapat ditransfer dari substrat bahan organik tereduksi ke oksigen, dan juga ke nitrogen nitrat, nitrogen nitrit, dan dinitrogen oksida, sehingga mereduksinya.

② Proses Denitrifikasi dan Enzim Katalitik

Proses denitrifikasi bakteri denitrifikasi aerobik melibatkan empat langkah reduksi: masing-masing dikatalisis oleh nitrat reduktase, nitrit reduktase, nitric oxide reduktase, dan nitrous oxide reduktase.

Nitrat reduktase: Mengurangi nitrat menjadi nitrit;

Nitrit reduktase: Bakteri denitrifikasi aerobik umumnya memiliki dua jenis nitrit reduktase: satu adalah sitokrom (Cd), dan yang lainnya adalah enzim yang mengandung tembaga-larut. Ini mereduksi nitrit menjadi oksida nitrat (NO);

Nitrit oksida reduktase: Mengurangi oksida nitrat menjadi oksida nitrat;

Nitrit oksida reduktase: Nitrogen oksida reduktase bakteri denitrifikasi aerobik adalah protein yang mengandung tembaga-yang terletak di periplasma. Dalam kondisi yang mengandung oksigen, oksida nitrat reduktase dalam sel denitrifikasi Paracoccus aktif, mampu mereduksi gas NO dan NO2 menjadi N2 secara bersamaan.

③ Jenis dan Sumber Bakteri Denitrifikasi Aerobik

Bakteri denitrifikasi aerobik terutama ditemukan dalam genera seperti *Pseudomonas*, *Alcaligenes*, *Paracoccus*, dan *Bacillus*. Mereka adalah jenis bakteri denitrifikasi heterotrofik yang bersifat aerobik atau aerobik fakultatif dan menggunakan karbon organik sebagai sumber energi.

① Prinsip yang Mencerminkan Perbedaan Produk

Umumnya produk utama denitrifikasi aerobik adalah N₂O, sedangkan denitrifikasi anaerobik terutama menghasilkan N₂ dan sejumlah kecil N₂O dan NO. Hal ini mencerminkan perbedaan potensial dalam aktivitas sistem enzim denitrifikasi dan jalur transpor elektron dalam kondisi aerobik dan anaerobik, sehingga menghasilkan produk akhir yang berbeda.

② Prinsip Nitrifikasi dan Denitrifikasi Secara Bersamaan

Bakteri denitrifikasi aerob dapat melakukan denitrifikasi dalam kondisi aerobik, sehingga terjadi bersamaan dengan nitrifikasi. Hal ini mematahkan anggapan tradisional bahwa nitrifikasi memerlukan proses aerobik dan denitrifikasi memerlukan proses anaerobik. Hal ini mungkin terjadi karena bakteri denitrifikasi aerobik memiliki sistem enzim dan jalur metabolisme yang unik, sehingga memungkinkan mereka melakukan reaksi denitrifikasi secara efektif di lingkungan aerobik.

③ Konversi Langsung Prinsip Amonium Nitrogen

Bakteri denitrifikasi aerobik dapat secara langsung mengubah amonium nitrogen menjadi produk gas dalam kondisi aerobik. Hal ini menunjukkan bahwa mereka memiliki mekanisme metabolisme unik yang mampu menyelesaikan serangkaian konversi amonium nitrogen dalam lingkungan aerobik, menghindari proses kompleks yang pertama mengalami nitrifikasi dan kemudian denitrifikasi.

④ Prinsip Akseptor Elektron dan Konsumsi Oksigen

Dalam proses denitrifikasi bakteri denitrifikasi aerob, nitrogen nitrat dan oksigen dapat bertindak sebagai akseptor elektron akhir. Saat menghilangkan nitrogen nitrat, oksigen juga dikonsumsi. Hal ini menunjukkan bahwa rantai transpor elektron pernapasan mereka dapat secara fleksibel mentransfer elektron ke akseptor berbeda berdasarkan keberadaan nitrogen nitrat dan oksigen di lingkungan, sehingga mencapai pembuangan nitrogen dan konsumsi oksigen.

Dasar teoritis denitrifikasi aerobik relatif jelas, namun sejauh ini, belum ada penerapan teknik praktis yang diamati, dan penelitian eksperimental terkait masih kurang. Jika Anda menemukan produk yang relevan, Anda dapat mencobanya, namun hanya membayar jika produk tersebut efektif. Jangan tertipu oleh beberapa perusahaan lingkungan.

Jika teknologi denitrifikasi aerobik berhasil diterapkan dalam proyek pengolahan air, hal ini akan menjadi dorongan besar bagi teknologi pengolahan biologis dalam industri perlindungan lingkungan, sehingga resirkulasi cairan nitrifikasi tidak diperlukan lagi.