Salah satu siklus biogeokimia yang bukan termasuk siklus oksigen, air, karbon, fosfor dan nitrogen dinamakan dengan siklus sulfur. Siklus ini juga sering disebut dengan beberapa istilah seperti daur belerang, atau disebut dengan siklus belerang dan daur sulfur. Biasanya diawali dengan perubahan pada hidrogen sulfida yang menjadi hidrogen sulfida, siklus pada daur sulfur tersebut.
Sulfur ini juga bisa ditemukan dalam beragam rupa/bentuk yang ada. Misalnya, sulfur ini bisa berupa mineral jika Anda menemukannya di dalam tanah. Bisa juga berupa dioksida yang bentuknya gas, yang biasa terdapat di udara, dan berupa penyusun protein yang biasanya terdapat pada tubuh suatu organisme tertentu.
Namun kebanyakan sulfur biasanya mudah ditemukan pada beberapa produk yang dipakai oleh banyak orang, misalnya pada pembuatan bahan peledak, industri kimia, bahan baku obat, korek api dan masih banyak lagi yang lainnya.
Pengertian Siklus Belerang atau Pengertian Sulfur
Daur atau siklus belerang merupakan rangkaian perpindahan zat kimia yang di dalamnya terdapat unsur belerang dan juga unsur sulfur di permukaan bumi. Dalam lingkungan atmosfer, belerang ini tidak hanya berupa gas SO2 yang biasanya berasal dari pembakaran bahan bakar fosil, atau dari aktivitas vulkanis. Namun, belerang juga bisa ditemukan di dalam gas HS2.
Belerang yang ditemukan pada gas HS2 ini biasanya merupakan akibat dari proses pembusukan pada bahan organik, yang terjadi di dalam air atau di dalam tanah. Sulfur atau belerang juga memiliki manfaat untuk manusia. Selain untuk manusia zat tersebut juga bermanfaat untuk tumbuhan yang berupa anion sulfat dan biasanya berada di dalam tanah.
Peran dari belerang ini bisa untuk apa saja, misalnya untuk belerang anorganik, sulfida, sulfat dan sebagainya.
Artikel Terkait :
Jenis-jenis Bakteri yang Terdapat pada Sulfur
Ada pula bakteri di dalamnya yang memiliki peran tertentu, dalam pembentukan sulfat pada sulfur ini, seperti misalnya:
- H2S → SO4-2, yang terdiri dari bakteri thiobacillus dan bakteri kemolitotrof.
- Proses H2S → S → SO4-2, yang terdiri dari bakteri yang tidak memiliki warna atau fotoautotrof dan bakteri yang berwarna ungu dan juga hijau.
- Proses SO4-2 → H2S, yang terdiri dari Desulfomaculum dan bakteri Desulfovibrio.
Senyawa organik dihasilkan oleh mikroorganisme heterotrof anaerobik dengan aerobik. Hasil itu biasanya berasal dari proses kimia, pada saat sulfat mengendap pada permukaan tanah atau bisa juga dari hasil oksidasi mineral sulfida dengan batuan plutonik.
Contoh dari persamaan reaksi pada pembentukan sulfat yang berasal dari oksidasi mineral sulfida yaitu 2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O → 2 Fe2+ + 4 SO42- + 4 H+ atau mineral besi sulfida. Pembentukan ini berasal dari proses kimia pada saat gas SO2 terbentuk, dari hasil pembentukan emisi gas belerang. Bisa juga berasal dari aktivitas gunung berapi.
Reaksi yang terjadi pada S (s) + O2 (g) → SO2 (g) biasanya akan melalui proses kimia, kemudian ketika kegiatan biologis seperti yang terjadi pada bakteri yang mengurai bahan organik, maka terjadilah proses kimia di sana. Pada saat itu juga bahan organik akan terurai tetapi tanpa ada oksigen atau anaerobik, seperti yang biasa terjadi pada pembuangan limbah dan juga lingkungan rawa.
Gas yang dihasilkan dari sana juga sama dengan gas alam yang biasa terdapat di gunung berapi. Persamaan reaksi belerang dioksida (SO2) dan (H2S) yang berubah menjadi SO4, memiliki uraian reaksi seperti 1S -2 (s) + 2H+ (g) → (S2). Semua itu dapat terjadi dengan bantuan dari mikroorganisme dekomposer.
Mulailah muncul persamaan reaksi yang lainnya seperti H2S → S → SO4-2 SO4-2 → H2S H2S → SO4-2 Senyawa Organik → SO4-2 + H2S.
Berikut ini masing-masing penjelasan mengenai jenis-jenis siklus sulfur tersebut:
1. Bakteri Desulfovibrio Desulfuricans
Mikroorganisme yang satu ini mampu mengurangi jumlah sulfat yang ada di dalam kondisi anaerob, serta bisa membentuk logam sulfide apabila atom S saling terikat dengan kation, yang berasal dari logam bebas yang terdapat di air. Mikroorganisme ini termasuk ke dalam Sulfate Reducing Backteria (SRB).
Terdapat sebuah analisa serta penelitian yang menjadikan etanol bisa menjadi karbon terbaik, yang di dalamnya juga disebutkan bahwa reduksi sulfat yang terdapat di dalam bakteri jenis Desulfovibrio desulfuricans dipengaruhi secara langsung oleh karbon.
Ada sekitar etanol 68%, asam formiat 34,27% dan asam laktat sebanyak 56,64% yang merupakan jumlah presentase reduksi sulfat.
2. Bakteri Thiobacillus
Ukuran pada bakteri yang satu ini kecil dengan ukuran gram negatif sekitar 0,5×1,04,0μm, dan di dalamnya terdapat sel juga yang bentuknya seperti batang. Sulfat telah menjadi hasil produksi yang terakhir dari oksidasi senyawa sulfur. Namun ada kemungkinan beberapa zat seperti sulfit, sulfur dan juga polithionat yang akan terkumpul oleh jenis-jenis bakteri tertentu.
Energi tersebut berasal dari satu oksidasi atau bisa juga lebih dari reduksi, yang mencakup beberapa senyawa lainnya seperti thiosionat, sulfida, polithionat dan sebagainya. Ada beberapa jenis spesies pada bakteri, yang mendapatkan energi dari oksidasi fero yang kemudian berubah menjadi besi ferri.
Jenis bakteri tersebut juga mampu mengikat karbondioksida, dan mampu hidup dengan cara autrofik melalui lingkan Benson Calvin yang disebut dengan obligat khemolitotrofik. Bakteri ini hidup dalam suhu 20-43oC (maksimal), dan pH maksimal 28.
Genus pada bakteri memiliki sifat termofilik, dan genus thiobacillus ini dinamakan Acidithiobacillus yang hidup di dalam suhu 45-50oC. Genus asidofil hidup dengan kondisi pH 1,5-2,5, dan genus thiobacillus masuk ke dalam jenis genus tersebut. Untuk jenis spesies yang lainnya hidup di dalam ukuran pH yang sifatnya netral.
Bakteri khemolitotrof juga memiliki kemampuan dalam mengoksidasi sulfur, dan memperoleh energi dari reduksi CO2. Jenis-jenis bakteri tersebut diantaranya yaitu Sulfolobus, Leptospirillum dan sebagainya. Biasanya senyawa belerang yang sudah tereduksi akan dipakai untuk energi pada sumber daya.
Sedangkan untuk jenis bakteri Thiobacillus ferroxidans, memiliki kemampuan dalam melakukan oksidasi dari FE II ke FE III. Jenis bakteri tersebut juga mampu mengoksidasi senyawa belerang. Bakteri khemolitotrof yang mampu hidup dalam suatu lingkungan, dengan suhu maksimal 70o dan pH maksimal sebanyak 2-3 disebut dengan Sulfolobus acidocaldarius.
Kemampuan lainnya dari bakteri itu adalah mampu mengoksidasi FE II sekaligus senyawa sulfur. Spesies Thiobacillus adalah pengoksidasian pada sulfur yang dianggap sangat penting, terutama di perairan pantai, sungai dan danau.
Reaksi oksidasi pirit diantaranya sebagai berikut:
- FeS2 + 7 Fe2(SO4)3 + 8 H2O → 15 FeSO4 + 8 H2SO4
- FeS2 + H2O + 3,5 O2 → FeSO4 + H2SO4
- 2 FeSO4+ ½ O2 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + H2O
Proses pada Siklus Sulfur
Pelepasan sulfur ke atmosfer yang berbentuk gas SO2 biasanya berasal dari pemakaian bahan bakar pada fosil, dari aktivitas gunung berapi, hingga sumber air panas yang di dalamnya terdapat belerang. Kemudian ada pula gas SO2 yang memang sudah berada di udara, lalu gas tersebut juga akan mengalami oksidasi dan berubah menjadi gas sulfat atau yang disebut dengan SO4.
Proses pembusukan yang terdapat pada beberapa bahan organik, akan dihasilkan oleh mikroorganisme yang nantinya juga akan menghasilkan belerang. Belerang ini bisa berupa gas yang masuk ke dalam atmosfer, atau bisa juga berupa H2S yang masuk ke dalam tanah.
Ada beberapa organisme yang bisa mengubah protein yang berasal dari bahan organik, lalu pada saat proses pembusukan terjadi organisme itu berubah menjadi senyawa H2S yang diantaranya yaitu Escherichia spp, Aspergillus spp, dan sebagainya.
Peran dari organisme pengurai adalah mampu merubah karbohidrat yang berasal dari bahan organik, menjadi senyawa-senyawa lain dan bisa juga menjadi H2. Organisme pengurai itu seperti misalnya Desulphovibrio, Vibrio desulfuricans dan sebagainya. Nantinya gas H2S yang terdapat pada atmosfer akan berubah menjadi gas sulfat SO4, setelah melalui fase oksidasi.
Gas sulfat itu sendiri akan balik lagi ke permukaan bumi bersamaan dengan air hujan, dengan melalui fase presipitasi. Namun, lain lagi dengan gas H2S yang posisinya ada di dalam tanah, biasanya gas ini akan menghasilkan S atau unsur tunggal pada sulfur. Saat itulah terjadi fase reduksi pada gas H2S tersebut.
Unsur tunggal atau S ini nantinya akan masuk ke dalam fase oksidasi, dan berubah menjadi SO4. Fase oksidasi ini dibantu oleh bakteri Thiobacillus thiooxidans serta bakteri Thiobacillus denitrificans. Bakteri Thiobacillus thioparus akan mereduksi kembali SO4 yang terdapat di dalam tanah, untuk berubah menjadi H2S.
Fungsi dan Manfaat Siklus Sulfur
Berikut ini beberapa fungsi dan juga manfaat dari siklus sulfur:
- Mampu memperbaiki aroma, membuat umbi-umbian dan bawang merah menjadi lebih besar, serta mengurangi pertumbuhan menyimpang dan penyusutan.
- Membantu proses pembentukan pada butir hijau daun yang menyebabkan warna daun menjadi lebih hijau.
- Memperbaiki warna, struktur kelenturan dan juga aroma pada tanaman tembakau.
- Membuat kandungan vitamin dan protein pada tanaman semakin meningkat.
- Berperan dalam proses pembentukan zat gula.
- Menambah jumlah anakan pada tanaman padi.
- Membuat struktur protein menjadi lebih stabil.
- Mampu meredam racun karena gugus sulfur yang masih aktif bersenyawa langsung dengan racun, maka racun tersebut menjadi tidak berbahaya. Setelah itu barulah dikeluarkan melalui urine.
- Mampu mengaktifkan enzim, karena ada beberapa enzim yang masih memerlukan gugus sulfhidril dalam melakukan aktivasinya, dimana gugus tersebut merupakan gugus yang sifatnya bebas. Oleh sebab itulah, sulfur berperan dalam pernapasan jaringan atau yang dinamakan dengan proses oksidasi-reduksi.
- Melakukan proses pembentukan senyawa dengan koenzim-A, sehingga sulfur ini berperan juga dalam meningkatkan metabolisme energi.
Dampak Sulfur untuk Lingkungan
Kandungan sulfur yang terdapat pada lingkungan akan memberi dampak yang baik dan negatif. Berikut ini dampak negatif dan positif pada kandungan sulfur:
1. Dampak Negatif
Walaupun memiliki banyak manfaat, tetapi sulfur juga dapat menimbulkan dampak yang buruk atau negatif untuk lingkungan. Khususnya dalam hal udara yang tercemar sehingga terjadi kerusakan pada atmosfer bumi.
2. Dampak Positif
Sulfur ataupun belerang juga bisa dimanfaatkan kembali di skala atau bidang industri, yang bisa digunakan kembali untuk pembuatan sterilisasi alat pengasap, dapat menjadi insulator yang baik, bisa dibuat kertas sulfit, fungisida, pembuatan pupuk, hingga mampu membuat buah kering menjadi lebih putih.
Baca Juga :
Penyebab Polusi Tanah Serta Dampak dan Cara Mengatasinya
Penyebab Polusi Air Serta Dampak, dan Cara Mengatasinya
Pengertian Polusi Suara Beserta Penyebab dan Dampaknya
Keberadaan Sulfur di Alam
Bentuk dari sulfur adalah non metal, tidak memiliki bau atau rasa, dan pada bentuk aslinya memiliki warna kuning. Belerang/sulfur sering kali ditemukan di alam bebas yang berupa mineral sulfida atau sulfate, atau bisa juga berbentuk suatu unsur tertentu. Unit terkecil dari zat protein yang sangat baik untuk pertumbuhan pada tumbuhan, disebut dengan belerang.
Belerang yang berbentuk sulfat anorganik atau SO4 biasanya diperoleh dari tumbuhan yang berada di dalam tanah. Tumbuhan akan dimakan oleh hewan karena di dalamnya terdapat sulfat organik. Itulah sebabnya sulfur bisa masuk ke dalam tubuh hewan yang memakan tumbuhan, dan perpindahannya melalui siklus rantai makanan.
Berikut ini keberadaan sulfur di alam yang berupa:
- Dalam tubuh organisme dan berupa penyusun protein.
- Dalam tanah dan berupa mineral.
- Pada udara dan berupa gas sulfur dioksida.
Sumber Sulfur
Sumber utama pada sulfur ini diantaranya yaitu zat protein yang di dalamnya terdapat kandungan sistein serta asam amino metionin, baik yang berasal dari protein nabati ataupun hewani. Contohnya yaitu kacang-kacangan, susu, keju, telur dan sebagainya.
Selain itu, bentuk dari sulfur ini juga bisa berupa anorganik yang direduksi oleh bakteri yang kemudian menjadi sulfida. Terkadang juga bisa berupa hidrogen atau sulfur dioksida. Biasanya hidrogen tersebut mampu mematikan makhluk hidup yang tinggal di perairan. Secara umum, hidrogen ini dihasilkan dari bahan organik yang telah mati dan telah diuraikan.
Tumbuh-tumbuhan juga mampu menyerap sulfar yang bentuknya SO4 atau sulfat. Rantai makanan juga akan membuat proses perpindahan sulfur terjadi. Misalnya seluruh makhluk hidup yang sudah mati, nantinya akan diuraikan kembali oleh bakteri terutama di bagian komponen organiknya.
Ada beberapa jenis bakteri yang berkaitan erat dengan proses daur sulfur, yaitu bakteri Desulfibrio dan Desulfomaculum. Bakteri tersebut akan mereduksi sulfat yang kemudian berubah menjadi sulfide yang berupa H2S, dan H2S itu dipakai untuk bakteri fotoautotrof anaerob. Setelah itu, sulfur pun akan berubah menjadi oksigen, sedangkan sulfur dioksida berubah menjadi bakteri khemolitotrof.
Daur Sulfur
Seperti yang telah dijelaskan di atas, bahwa tumbuhan akan memperoleh sulfur yang berasal dari SO4 yang terdapat di dalam tanah. Kemudian hewan akan memakan tumbuhan yang mengandung sulfur tersebut, sehingga sulfur berpindah ke tubuh hewan itu. Jika kedua makhluk itu mati, maka bangkainya akan diuraikan kembali menjadi sulfat atau H2S kembali.
Ada pula belerang yang terdapat di dalam tanah dan berupa mineral tanah, secara alaminya seperti itu. Selain berasal dari tanah, belerang ini juga bisa berasal dari sisa pembakaran batubara dan minyak bumi.
Daur sulfur yang tipenya sedimen lebih mudah diganggu dan kurang sempurna, karena sebagian besar bahannya ada di tempat yang cenderung tak bergerak di dalam kulit bumi atau di tempat yang tidak aktif. Hingga akhirnya, ada beberapa bagian dari bahan daur yang bisa ditukarkan atau hilang dalam waktu yang lama.
Siklus sulfur dalam kehidupan makhluk hidup di bumi ini sangat bervariasi, dan juga mampu memberi banyak manfaat. Manusia juga tidak akan kekurangan sulfur apabila setiap makanan yang Anda makan memiliki kandungan protein yang cukup.
Related Post :
Pengertian Iklim Tropis Beserta Ciri dan Wilayah (Lengkap)
Pengertian Musim, Faktor Penyebab, dan Jenisnya di Indonesia
Pengertian Pemanasan Global Serta Penyebab dan Langkah Mengatasinya
Garis Wallace dan Weber
Pola Aliran Sungai
Rantai Makanan di Laut
Sistem Pertanian Terpadu
Definisi Alat Pertanian Modern Beserta Jenis-jenis dan Manfaatnya
Karakteristik Sampah Anorganik Serta Manfaat dan Contohnya
Kode Etik Pecinta Alam dan Sejarahnya
Sumber Daya Alam
Ekologi : Pengertian Secara Umum & Ahli, Aspek, Cabang
SIPUHH
