Siklus Sulfur: Pengertian, Proses, Tahapan, Jenis Bakteri, Fungsi, Manfaat, dan Dampaknya

Table of Contents

Siklus Sulfur (Daur Belerang)

Pengertian Siklus Sulfur

Sulfur (Belerang) dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI) adalah massa getas berwarna kuning, tetapi juga dapat berbentuk lain, misalnya kristal bening; belerang; unsur dengan nomor atom 16, berlambang S, dan bobot atom 32,06. Belerang merupakan unsur non-logam yang tidak berasa. Belerang, dalam bentuk aslinya, adalah sebuah zat padat kristalin kuning.

Di alam, belerang dapat ditemukan sebagai unsur murni atau sebagai mineral-mineral pada gunung berapi sulfida dan sulfat. Sulfur juga merupakan penyusun penting dari banyak gas atmosfer, gas bawah permukaan, dan gas-gas terlarut. Sulfur merupakan elemen penting yang berperan dalam eksistensi makhluk hidup karena ia juga berada dalam molekul organik bahan bakar fosil.

Sementara siklus sulfur (daur sulfur) atau daur belerang adalah perubahan sulfur dari hidrogen sulfida menjadi sulfur dioksida lalu menjadi sulfat dan kembali menjadi hidrogen sulfida lagi. Siklus sulfur dimulai dari dalam tanah, yaitu ketika ion-ion sulfat (SO42-) diserap oleh akar dan dimetabolisme menjadi penyusun protein dalam tumbuhan.

Proses Siklus Sulfur

Ketika hewan dan manusia memakan tumbuhan, protein tersebut akan berpindah ke tubuh manusia. Dari dalam tubuh manusia senyawa sulfur (unsur non-logam yang tidak berasa) mengalami metabolisme yang sisa-sisa hasil metabolisme tersebut diuraikan oleh bakteri dalam lambung berupa gas dan dikeluarkan melalui kentut.

Hidrogen sulfida (H2S) berasal dari penguraian hewan dan tumbuhan yang mati oleh mikroorganisme seperti bakteri dan jamur. Hidrogen sulfida hasil penguraian sebagian tetap berada dalam tanah dan sebagian lagi dilepaskan ke udara dalam bentuk gas hidrogen sulfida. Gas hidrogen sulfida di udara kemudian bersenyawa dengan oksigen membentuk sulfur dioksida.

Sedangkan hidrogen sulfida yang tertinggal di dalam tanah dengan bantuan bakteri akan diubah menjadi ion sulfat dan senyawa sulfur oksida. Ion sulfat akan diserap kembali oleh tanaman sedangkan sulfur dioksida akan terlepas ke udara. Di udara sulfur dioksida akan bereaksi dengan oksigen dan air membentuk asam sulfat (H2SO4) yang kemudian jatuh ke bumi dalam bentuk hujan asam.

Untuk mengetahui lebih jauh bagaimana proses daur sulfur terjadi, berikut tahapan proses daur sulfur di antaranya,
1. Pelapukan batuan melepaskan belerang yang terjadi dalam proses degradasi protein melepaskan asam amino yang mengandung belerang.
2. Sulfur bersentuhan dengan udara dan diubah menjadi sulfat.
3. Sulfat diambil oleh tanaman dan mikroba dan diubah menjadi bentuk organik.
4. Bentuk organik belerang kemudian dikonsumsi oleh hewan melalui makanan mereka. Dengan demikian, belerang bergerak dalam rantai makanan.
5. Ketika hewan mati, beberapa belerang dilepaskan oleh dekomposisi, sementara beberapa masuk ke jaringan mikroba.

Ada beberapa sumber alam seperti letusan gunung berapi, penguapan air, dan penguraian bahan organik di rawa-rawa, yang melepaskan belerang langsung ke atmosfer. Belerang ini jatuh di Bumi dengan curah hujan.

Jenis Bakteri dalam Siklus Sulfur

Bakteri fotoautotrof yang tidak berwarna, berwarna hijau, serta ungu, dalam proses H2S -> S -> SO4-2. Kemudian bakteri Desulfovibrio dan juga Desulfomaculum dalam proses reduksi sulfat anaerobik yang mana prosesnya adalah SO4-2 -> H2S.

Selanjutnya bakteri Kemolitotrof dan bakteri Thiobacilli dalam proses oksidasi sulfiide aerobik yang mana prosesnya yaitu H2S -> SO4-2. Mikroorganisme heterotrof aerobik dan anaerobik yang dalam prosesnya melalui proses kimia ketika sulfat mengendap di permukaan tanah yang merupakan hasil dari proses oksidasi mineral sulfia yang mana prosesnya adalah senyawa organik -> SO4-2 + H2S.

Pada reaski S(s) + O2 (g) menjadi SO2(g) yang melalui proses kimia ketika gas H2S terbentuk dalam suatu kegiatan biologis saat bakteri yang menguraikan bahan organik saat berada dalam keadaan tidak ada oksigen, misalnya ketika berada di lingkungan saluran pembuangan limbah serta lingkungan rawa.

Gas sulfur atau belerang juga berasal dari alam seperti dari gunung berapi yang memiliki persamaan reaksi yaitu 1S-2(s) + 2H+(g) -> (S2). Dengan bantuan dari mikroorganisme dekomposer SO4 berubah menjadi H2S dan SO2 atau belerang dioksida maupun sebaliknya.
1. Bakteri Thibacillus
Dalam proses siklus tau daur belerang, terdapat peran dari bakteri Thibacillus yang mena memiliki ukuran yang kecil, merupakan bakteri gram negatif dengan bentuk batang dan beberapa spesiesnya memiliki sifat motil serta memiliki flagel polar.

Terjadinya reduksi atau oksidasi satu senyawa sulfur merupakan proses dari didapatkannya energi. Sulfat merupakan bentuk akhir dari senyawa sulfur yang mengalami oksidasi. Namun senyawa sulfur, polithionat, serta sulfit sangat mungkin untuk berkumpul dan menjadi beberapa jenis bakteri.

Oksidasi dari besi ferro menjadi besi ferri juga dapat digunakan untuk mendapatkan energi oleh beberapa spesies. Bakteri tersebut dapat hidup dalam kondisi autropik dan mampu mengikat karbondioksida dengan menggunakan lingkan Benson Calvin yang disebut dengan obligat khemolitotropik, pH optimal untuk bakteri ini dapat hidup adalah 28 dengan suhu 20-43 derajat C.

Sebutan lain dari genus Thiobacillus adalah Acidithiobacillus. Bakteri dari genus ini mampu hidup pada sekitar suhu 45 hingga 50 derajat Celcius dan memiliki sifat termofilik. Bakteri Thiobacillus juga masuk dalam genus asidofil yang mana mampu hidup dalam pH 1,5 hingga 2,5. Spesies yang lain juga dapat hidup dalam pH yang netral.

Spesies dari genus Thibacillus adalah kelompok bakteri pengoksidasi sulfur yang sangat penting. Bakteri ini seringkali ditemukan pada danau, pantai, serta sungai. Bakteri dari spesies Thibacillus juga berperan dalam proses oksidasi besi yang dapat mengakibatkan metabolisme ionion metal, contohnya adalah besi ferro.

2. Bakteri Desulfovibrio Desulfuricans
Kelompok bakteri Desulfovibrio desulfuricans merupakan mikroorganisme yang masuk dalam kelompok Sulfate Reducing Bakteri (SRB). Yang mana dalam keadaan yang anaerob bisa mengurangi sulfat serta dapat membentuk logam sulphide apabila kation yang berasal dari logam bebas di alam dapat menjadi atom S atau logam sulphide.

Terdapat suatu penelitian serta analisa yang mengatakan bahwa terjadinya reduksi sulfat di dalam bakteri Desulfovibrio Desulfuricans sangat dipengaruhi oleh sumber karbon. Yang mana sumber karbon ini adalah etanol yang merupakan jenis karbon terbaik.

Fungsi dan Manfaat Siklus Sulfur

Beberapa fungsi dari adanya daur sulfur di antaranya,
1. Membantu pembentukan butir hijau daun sehingga daun menjadi lebih hijau
2. Meningkatkan kandungan protein dan vitamin tanaman
3. Menambah jumlah anakan produksi pada tanaman padi
4. Berperan dalam proses pembentukan zat gula
5. Memperbaiki warna, aroma, serta struktur kelenturan tanaman tembakau
6. Memperbaiki aroma, mengurangi penyusutan dan pertumbuhan menyimpang, serta memperbesar umbi dan bawang merah

Dampak Sulfur Bagi Lingkungan

Adanya kandungan sulfur pada lingkungan memberikan dampak positif maupun negatif di antaranya,
1. Dampak Positif. Sulfur atau belerang dapat dimanfaatkan dalam skala industri untuk membuat kertas sulfit, pupuk, fungisida, sterilisasi alat pengasap, serta memutihkan buah kering dan menjadi insulator yang baik.
2. Dampak Negatif. Meski bermanfaat, sulfur bisa menimbulkan dampak buruk bagi lingkungan terutama dalam hal pencemaran udara yang akan merusak atmosfer bumi.

Dari berbagai sumber

Download