6 Proses Daur Nitrogen

Keberadaan nitrogen di alam bebas sangatlah banyak. Sekitar 78% gas nitrogen berseliweran di atmosfer bumi. Gas nitrogen di udara yang terhirup berupa N₂ dan umumnya tidak dapat digunakan langsung oleh organisme, diperlukan konversi senyawa yang mengandung nitrogen menjadi berbagai macam wujud zat kimiawi yang diperlukan makhluk hidup untuk dapat hidup dan tumbuh dengan baik. Proses konversi gas nitrogen tersebut dinamakan proses daur nitrogen.

Proses daur nitrogen melibatkan beberapa bakteri diantaranya:

• Azotobacter chroococcum
• Azotobacter beijerinckii
• Azotobacter vinelandii
• Azotobacter agilis
• Azotobacter indicum
• Bacillus sacharobutyricus
• Bacillus asterosporus
• Clostridium pasteurianum
• Klebsiella spp.
• Beijerinckia spp.
• Derxia spp.
• Diplococcus pneumoniae
• Aerobacter aerogenes
• Rhodospirillum spp.
• Rhizobium speciosa
• Rhizobium japonikum
• Rhizobium lupini
• Rhizobium phaseoli
• Rhizobium leguminosarum
• Rhizobium meliloti
• Rhizobium trifolii
• Bacillus cereus
• Bacillus licheniformis
• Achromobacter
• Micrococcus
• Thiobacillus denitrificans
• Pseudomonas denitrificans
• Nitrosomonas
• Nitrospira
• Nitrosoglea
• Nitrococcus
• Nitrocytis

Proses  Daur Nitrogen

1. Fiksasi Nitrogen

Fiksasi nitrogen merupakan proses alam  baik secara biotik maupun abiotik yang mampu mengubah nitrogen di udara bebas menjadi ammonia (NH₃). Terdapat dua jenis fiksasi yaitu fiksasi biologis dengan bantuan mikroorganisme (bakteri), tumbuhan dan hewan dan fiksasi non-biologis tanpa bantuan makhluk hidup baik secara alami ataupun buatan manusia.

• Fiksasi Biologis

Fiksasi biologis kebanyakan dilakukan oleh mikroorganisme bakteri baik bakteri ang di alam bebas maupun bakteri yang bersimbiosis dengan tanaman. akteri pengikat nitrogen di atas bersimbiosis dengan akar tumbuhan polong-polongan yang membentuk bintil akar. Selain dengan akar tumbuhan polong-polongan, bakteri bergenus Rhizobium ini juga dapat bersimbiosis dengan akar tumbuhan Pinus spp, Ginko biloba, Araucaria spp, Alnus spp, Casuarina spp, Myrica spp, Ceanothus spp,Coriana spp, Eleagnus spp,Hippophae spp, Phycotria spp, Sheperdia spp.

Bakteri yang terlibat dalam proses fiksasi adalah : Cyanobacteria, Azotobacteraceae, Rhizobia, Clostridium, dan Frankia. Sebutan untuk mikroorganisme yang mampu memfiksasi nitrogen yaitu diazotrof. Mikroorganisme ini memiliki enzim yang mampu menggabungkan nitrogen dan hidrogen yaitu enzim nitrogenaze. Reaksi kimia dari fiksasi nitrogen tersebut adalah sebagai berikut : N2 + 8 H+ + 8 e− → 2 NH3 + H2

Dalam proses fiksasi biologis selain mikroorganisme terdapat beberapa tanaman seperti ganggang hijau biru dan beberapa hewan seperti rayap yang mampu memfiksasi nitrogen.

• Proses fiksasi non-biologis

Fiksasi non-biologis terjadi secara alami dan buatan. Contoh fiksasi alami yaitu dengan bantuan petir. Sedangkan buatan terdapat beberapa proses yaitu

• menggunakan tekanan besar dengan suhu 600 ⁰C dengan menggunakan katalis besi.
• proses Haber-Bosch mengubah N₂ dan H₂ menjadi amonia (NH₃) yang digunakan membuat pupuK dan bahan peledak
• pembakaran bahan bakar fosil untuk pembangkit listrik termaldan mesin mobil yang melepaskan nitrogen monoksida

2. Asimilasi

Asimilasi nitrogen merupakan proses pembentukan senyawa nitrogen organik dari senyawa nitrogen anorganik. Tanaman mampu menyerap nitrogen dalam bentuk nitrat sedangkan hewan, jamur atauorganisme heterotrof diserap dalambentuk asam amino, nukleotida dan molekul organik kecil. Nitrat yang diserap direduksi menjadi ion nitrit oleh reduktase nitrat dalam sitosol. Di dalam kloroplas nitrit direduksi menjadi ion amonium. Kemudian ion ammonium dimasukan kedalam asam amino, asam nukleat dan klorofil.

3. Amonifikasi

Prinsip dasar proses amonifikasi yaitu reaksi peruraian protein oleh mikroba. Tahapan dimana sisa-sisa tumbuhan dan hewan mati serta produk limbah terurai oleh mikroorganisme menjadi amonium (NH4+) oleh bakteri dan jamur. Mikroorganisme yang memanfaatkan energi amoniadan senyawa terkait untukproduksi sampingan dari metabolisme.

4. Nitrifikasi

Nitrifikaasi merupakan proses konversi degradasi amonium menjadi nitrit kemudian oksidasi nitrit menjadi nitrat yang dibantu oleh bakteri autotrof seperti spesies Nitrosomonas (mengoksidasi amonium (NH4 +) dan mengubah amonia menjadi nitrit (NO2-) ) dan Nitrobacter (mengoksidasi nitrit menjadi dari nitrat (NO3-)).

Proses nitrifikasi dapat ditulis dengan reaksi berikut ini :

• NH₃+ CO₂ + 1.5 O₂ + Nitrosomonas → NO₂^– + H₂O + H⁺
• NO₂^–+ CO₂ + 0.5 O₂ + Nitrobacter → NO₃^–
• NH₃+ O₂ → NO₂⁻ + 3H⁺ + 2e⁻
• NO₂⁻+ H₂O → NO₃⁻ + 2H⁺ + 2e

5. Denitrifikasi

Denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat untuk kembali menjadi gas nitrogen (N₂) yang dibantu oleh spesies bakteri seperti Pseudomonas dan Clostridium dalam kondisi anaerobik.bakteri ini bersifat anaerob fluktuatif yang mampu hidup dalamkondisi aerobik. Nitrat berfungsi sebagaipenerima elektron selama respirasi.

Denitrifikasi berlangsung melalui kombinasi dari bentuk peralihan dan secara reaksi kimia dapat dinyatakan sebagai berikut:

NO₃⁻ → NO₂⁻ → NO + N₂O → N₂ (g)

Berikut merupakan proses denitrifikasi lengkap sebagai reaksi redoks:

2 NO₃⁻ + 10 e⁻ + 12 H⁺ → N₂ + 6 H₂O

6. Oksidasi Amonia Anaerobik

Oksidasi amonia anaerobik merupakan proses reduksi dalam kondisi anoxic nitrit dan amonium yang diubah langsung menjadi gas nitrogen (N2). Berikut reaksi kimia nya:

NH₄⁺ + NO₂⁻ → N₂ + 2 H₂O

Itulah uraian mengenai 6 proses daur atau siklus nitrogen dimana nitrogen alam bebas diubah menjadi senyawa kimia yang dibutuhkan makhluk hidup. Semoga bermanfaat.