Dr. Eng. R . Dar mawan, ST., MT. ( Departemen Teknik Kimia ...
Transcript of Dr. Eng. R . Dar mawan, ST., MT. ( Departemen Teknik Kimia ...
PROPOSAL
PENELITIAN LABORATORIUM
DANA ITS TAHUN 2020
PENGARUH PENAMBAHAN SURFAKTAN TWEEN 80 PADA
PRODUKSI BIOLISTRIK DAN DEGRADASI LIMBAH CAIR
PERIKANAN MENGGUNAKAN TEKNOLOGI MICROBIAL FUEL
CELLS SINGLE CHAMBER (MFC-SC)
Tim Peneliti:
Dr. Eng. R. Darmawan, ST., MT. (Departemen Teknik Kimia/FTI-RS/ITS)
Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M.Eng (Departemen Teknik Kimia/FTI-RS/ITS)
Atha Pahlevi Putra (Departemen Teknik Kimia/FTI-RS/ITS)
Ali Fikri (Departemen Teknik Kimia/FTI-RS/ITS)
DIREKTORAT RISET DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2020
1
HALAMAN PENGESAHAN
PROPOSAL PENELITIAN LABORATORIUM
DANA ITS TAHUN 2020
1. Judul Penelitian : Pengaruh Penambahan Surfaktan Tween 80 Pada
Produksi Biolistrik Dan Degradasi Limbah Cair
Perikanan Menggunakan Teknologi Microbial Fuel
Cells Single Chamber (MFC-SC)
2. Ketua Tim
a. Nama : Dr. Eng. R. Darmawan, ST., MT.
b. NIP : 1978050662009121001
c. Pangkat / Golongan : Penata Muda Tk I/ IIIB
d. Jabatan Fungsional : Asisten Ahli
e. Departemen : Teknik Kimia
f. Fakultas : Fakultas Teknologi Industri dan Rekayasa Sistem
g. Laboratorium : Teknologi Pengolahan Limbah
h. Alamat Kantor : Departemen Teknik Kimia
i. Telp/HP/Fax : 031-5946240/ 082311459899/031-5999282
3. Jumlah anggota : 1 orang
4. Jumlah mahasiswa yang terlibat : 2 orang
5. Sumber dan jumlah dana penelitian yang diusulkan
a. Dana ITS 2020 Rp. 50.000.000,00
b. Sumber lain Rp. -
Jumlah Rp. 50.000.000,00
Mengetahui, Surabaya, 5 Maret 2020
Kepala Laboratorium Pengolahan Ketua Tim Peneliti
Limbah Industri
Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M.Eng Dr.Eng. R.Darmawan, ST., MT.
NIP. 195907301986032001 NIP. 1978050662009121001
Mengesahkan, Menyetujui,
Direktur DRPM ITS Kepala Pusat Energi Berkelanjutan
Agus Muhamad Hatta S.T, M.Si, Ph.D. Prof. Dr. Ir. Tri Widjaja, M.Eng.
NIP.197809022003121002 NIP. 196110211986031001
2
DAFTAR ISI
HALAMAN SAMPUL ........................................................................................................ 1
DAFTAR ISI......................................................................................................................... 2
DAFTAR TABEL ................................................................................................................ 4
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................... 5
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................................... 6
BAB I RINGKASAN ........................................................................................................... 7
BAB II LATAR BELAKANG
II.1 Latar Belakang ...................................................................................................... 9
II.2 Rumusan Masalah ............................................................................................... 11
II.3 Tujuan Penelitian ................................................................................................ 11
II.4 Relevansi ............................................................................................................. 12
II.5 Target Luaran ...................................................................................................... 12
BAB III TINJAUAN PUSTAKA
III.1 Fuel Cell ............................................................................................................. 13
III.2 Microbial Fuel Cells (MFCs) ........................................................................... 14
III.2.1 Prinsip Kerja ............................................................................................ 16
III.2.2 Jenis-jenis MFCs ..................................................................................... 18
III.2.3 Substrat Pada MFCs ................................................................................ 19
III.3 Limbah Cair Industri Perikanan ....................................................................... 20
III.4 Bakteri yang Digunakan dalam MFCs ............................................................. 21
III.5 Elektroda Carbon Cloth Termodifikasi ........................................................... 23
III.6 Surfaktan ............................................................................................................ 24
III.6.1 Efek Penambahan Surfaktan terhadap Performa MFCs ....................... 26
III.7 Karakteristik Lumpur Lapindo ......................................................................... 27
III.8 Dedak Padi ......................................................................................................... 28
III.9 Teknologi Analisa Komunitas Mikroba ........................................................... 29
III.9.1 Isolasi DNA ............................................................................................. 29
III.9.2 Skuensing DNA....................................................................................... 29
III.9.3 Bioinformatika ........................................................................................ 30
III.10 Penelitian terdahulu ......................................................................................... 30
BAB IV METODE
IV.1 Variabel Percobaan ........................................................................................... 32
3
IV.1.1 Pengukuran Potensial Listrik ................................................................. 32
IV.2 Bahan Penelitian ................................................................................................ 33
IV.2.1 Bahan Pembuatan Elektroda .................................................................. 33
IV.2.1 Bahan Pembuatan NaCl 0,3 M ............................................................... 33
IV.2.1 Bahan Ekstraksi DNA menggunakan FastDNA® SPIN Kit for Soil
................................................................................................................. 33
IV.3 Peralatan yang Digunakan ................................................................................ 34
IV.4 Metode Percobaan ............................................................................................. 34
IV.4.1 Tahap Persiapan Penelitia ...................................................................... 34
IV.4.2 Tahap Perispan Chamber dan Penanaman Elektroda ........................... 35
IV.4.3 Tahap Pengukuran dan Analisa.............................................................. 36
IV.4.3.1 Tahap Pengukuran Potensial Listrik ........................................ 36
IV.4.3.1 Analisa Jumlah Bakteri ............................................................. 37
IV.4.3.1 Tahap Analisa Pertumbuhan Komunitas Mikroba pada
MFCs .......................................................................................... 37
BAB V ORGANISASI TIM, JADWAL DAN ANGGARAN BIAYA
V.1 Organisasi Tim Peneliti ...................................................................................... 38
V.2 Jadwal .................................................................................................................. 39
V.3 Anggaran Biaya .................................................................................................. 40
BAB VI DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 43
BAB VII LAMPIRAN ....................................................................................................... 47
4
DAFTAR TABEL
Tabel III.1 Karakteristik Jenis-Jenis Fuel Cell .............................................................. 14
Tabel III.2 Perbandingan Kondisi Operasi Fuel Cells dan MFCs................................ 15
Tabel III.3 Penggunaan Berbagai Jenis Substrat dan Mikroorganisme pada MFCs ... 19
Tabel III.4 Baku Mutu Air Limbah Bagi Usaha Pengolahan Ikan ............................... 21
Tabel III.5 Bakteri yang Digunakan pada MFCs .......................................................... 22
Tabel III.6 Karakteristik Lumpur Lapindo .................................................................... 27
Tabel III.7 Penelitian Terdahulu ..................................................................................... 31
5
DAFTAR GAMBAR
Gambar III.1 Skema Cara Kerja Microbial Fuel Cell ................................................... 16
Gambar III.2 Mekanisme Transfer Elektron Melalui Membran Luar Sel ................... 17
Gambar III.3 Mekanisme Transfer Elektron Melalui Membran Luar Sel ................... 17
Gambar III.4 Mekanisme Transfer Elektron Menggunakan Bacterial Nanowise ....... 18
Gambar III.5 Cara Kerja Surfaktan Dalam Larutan ...................................................... 24
Gambar III.6 Capaian dan Rencana Penelitian Terkait dengan Teknologi MFCs ...... 30
Gambar IV.1 Rangkaian Peralatan single Chamber MFCs .......................................... 33
Gambar IV.2 Alat dan Anlisa Pengukuran .................................................................... 37
6
DAFTAR LAMPIRAN
Tabel III.1 Karakteristik jenis-jenis Fuel Cell ............................................................... 12
Tabel III.2 Perbandingan Kondisi Operasi Fuel Cells dan MFCs................................ 12
Tabel III.3 Penggunaan Berbagai Jenis Substrat dan Mikroorganisme pada MFCs ... 12
Tabel III.4 Baku Mutu Air Limbah Bagi Usaha Pengolahan Ikan ............................... 12
Tabel III.5 Bakteri yang Digunakan pada MFCs .......................................................... 12
Tabel III.6 Karakteristik Lumpur Lapindo .................................................................... 12
Tabel III.7 Penelitian Terdahulu ..................................................................................... 12
7
BAB I RINGKASAN
Pemanfaatan sumber daya fosil yang sering digunakan dalam memenuhi kebutuhan
listrik untuk berbagai proses kegiatan semakin berkurang, jika digunakan terus menerus
karena tidak dapat diperbaharui sehingga perlu dilakukan eksplorasi lebih lanjut untuk
menopangi kebutuhan konsumsi energi. Ketergantungan terhadap bahan bakar fosil
setidaknya memiliki tiga ancaman serius, yakni menipisnya cadangan minyak bumi,
ketidakstabilan harga, dan polusi gas rumah kaca akibat pembakaran bahan bakar fosil. Oleh
karena itu diperlukan suatu teknologi alternatif untuk mengatasi kebutuhan peningkatan
energi. Suatu sistem yang bersifat ramah lingkungan, karena tidak menimbulkan pencemaran
lingkungan, bahkan dapat digunakan untuk mengatasi pencemaran lingkungan dengan
memanfaatkan limbah (Aulia, 2016). Microbial Fuel Cells (MFC) adalah suatu teknologi
alternatif pengolahan air limbah secara anaerob atau disebut dengan sel elektrokimia berbasis
mikroba (Ibrahim 2017), yang berpotensi menghasilkan energi listrik dari sumber bahan
organik sebagai substrat karna fuel cell ini dapat mengubah reaksi kimia menjadi listrik
melalui reaksi katalitik mikroorganisme (Guo dkk, 2012). MFC juga mampu mengolah air
limbah yang mengandung bahan pencemar organik tinggi seperti COD maupun BOD. Bahan
pencemar organik ataupun kontaminan organik yang terdapat didalam air limbah dapat
dimanfaatkan sebagai sumber karbon oleh mikroorganisme dan dapat mengurangi parameter
pencemar air limbah (Ekowati, 2013). Limbah cair perikanan mengandung banyak muatan
ion positif dan negatif yang dapat dimanfaatkan sebagai penghasil energi listrik. Limbah cair
perikanan mengandung bahan organik tinggi yang ditandai dengan tingginya biological
oxygen demand (BOD), total suspensed solids (TSS), dan total kjeldahl nitrogen (Ibrahim et
al. 2009). Jumlah limbah cair yang dihasilkan dari industri perikanan sangat tinggi, yaitu
sekitar 20 ton setiap ton produk yang dihasilkan. Jika limbah cair ini dibuang ke lingkungan
akan menimbulkan bau, eutrofikasi perairan dan pendangkalan (Ibrahim et al. 2009),
sehingga apabila teknologi MFC dipadukan kedalam sistem pengolahan limbah cair, selain
akan menurunkan beban polusi dalam limbah juga sekaligus menghasilkan energi listrik yang
berkelanjutan (sustainable) karena limbah mengandung beban organik yang dapat
dimanfaatkan sebagai substrat.
Salah satu hambatan utama bagi bakteri untuk mentransmisikan elektron secara eksogen
ke anoda adalah bahwa sebagian besar membran dan dinding sel mikroorganisme
8
mengandung bahan nonkonduktif, seperti lipid atau peptidoglikan (Lovley, 2006; Wen et
al.,2011). Ada beberapa penelitian yang melaporkan bahwa kehadiran surfaktan
menghasilkan perubahan dalam struktur membran sel untuk membentuk saluran
transmembran, mempengaruhi membran sel dengan mengurangi resistansi, meningkatkan
permeabilitas dan degradasi substrat dan dengan mempercepat pengangkutan zat (Van
Hamme et al., 2006; Singh et al., 2007). Penambahan surfaktan kedalam suatu larutan akan
menyebabkan peningkatan jumlah pembawa muatan yang mengakibatkan konduktifitas
listrik bertambah (Achmad 2016). Sehingga dlakukan variasi penambahan konsentrasi
surfaktan terhadap daya hantar listrik yang dihasilkan pada sistem MFCs. Sehingga, dalam
penelitian ini akan dianalisa pengaruh jenis elektroda termodifikasi, penambahan surfaktan
Tween 80 terhadap efektivitas MFC dan peningkatan listrik yang dihasilkan serta mengetahui
seberapa besar limbah cair perikanan yang terdegradasi. Analisa microbial community akan
dilakukan untuk mengetahui komposisi bakteri yang ada di dalam sampel.
9
BAB II LATAR BELAKANG
II.1 Latar Belakang
Hangatnya isu terkait pengurangan emisi CO2 telah mampu mengalihkan perhatian
teknologi khususnya proses produksi energi dari energi konvensional/fosil ke energi yang
berasal dari sumber yang dapat diperbaharui seperti biomassa. Hidrogen dan listrik dapat
menjadi komponen penting dalam upaya penurunan emisi CO2 jika kedua komponen tersebut
dapat diproduksi dari sumber bukan fosil, seperti fuel cell. Tidak hanya hidrogen, sekarang
diketahui bahwa listrik juga dapat diproduksi secara langsung dari degradasi bahan organik
seperti glukosa dan asetat, dari limbah cair domestik, limbah cair perikanan, bahkan dari
sedimen laut dalam suatu rangkaian Microbial Fuel Cell (MFC). (Aulia,2016).
Pemanfaatan sumber daya fosil yang sering digunakan dalam memenuhi kebutuhan
listrik untuk berbagai proses kegiatan semakin berkurang, jika digunakan terus menerus
karena tidak dapat diperbaharui sehingga perlu dilakukan eksplorasi lebih lanjut untuk
menopangi kebutuhan konsumsi energi. Ketergantungan terhadap bahan bakar fosil
setidaknya memiliki tiga ancaman serius, yakni menipisnya cadangan minyak bumi,
ketidakstabilan harga, dan polusi gas rumah kaca akibat pembakaran bahan bakar fosil
(Aulia, 2016). Maka dari itu diperlukan suatu teknologi alternatif untuk mengatasi kebutuhan
peningkatan energi. Suatu sistem yang bersifat ramah lingkungan, karena tidak menimbulkan
pencemaran lingkungan, bahkan dapat digunakan untuk mengatasi pencemaran lingkungan
dengan memanfaatkan limbah (Aulia, 2016).
Microbial Fuel Cells (MFC) adalah suatu teknologi alternatif pengolahan air limbah
secara anaerob atau disebut dengan sel elektrokimia berbasis mikroba (Ibrahim 2017), yang
berpotensi menghasilkan energi listrik dari sumber bahan organik sebagai substrat karna fuel
cell ini dapat mengubah reaksi kimia menjadi listrik melalui reaksi katalitik mikroorganisme
(Guo dkk, 2012). MFC juga mampu mengolah air limbah yang mengandung bahan pencemar
organik tinggi seperti COD maupun BOD. Bahan pencemar organik ataupun kontaminan
organik yang terdapat didalam air limbah dapat dimanfaatkan sebagai sumber karbon oleh
mikroorganisme dan dapat mengurangi parameter pencemar air limbah (Ekowati, 2013).
Limbah cair perikanan mengandung banyak muatan ion positif dan negatif yang dapat
dimanfaatkan sebagai penghasil energi listrik. Limbah cair perikanan mengandung bahan
organik tinggi yang ditandai dengan tingginya biological oxygen demand (BOD), total
suspensed solids (TSS), dan total kjeldahl nitrogen (Ibrahim et al. 2009). Jumlah limbah cair
10
yang dihasilkan dari industri perikanan sangat tinggi, yaitu sekitar 20 ton setiap ton produk
yang dihasilkan. Jika limbah cair ini dibuang ke lingkungan akan menimbulkan bau,
eutrofikasi perairan dan pendangkalan (Ibrahim et al. 2009), sehingga apabila teknologi MFC
dipadukan kedalam sistem pengolahan limbah cair, selain akan menurunkan beban polusi
dalam limbah juga sekaligus menghasilkan energi listrik yang berkelanjutan (sustainable)
karena limbah mengandung beban organik yang dapat dimanfaatkan sebagai substrat.
Sistem MFC terdiri dari ruang katoda dan anoda. Bakteri hidup pada ruangan anoda
akan mendegradasi substrat berupa senyawa organik. Proses degradasi ini dikenal sebagai
reaksi oksidasi yang membebaskan CO2, elektron dan proton atau ion (H+) (Dena Z,2018).
Elektron-elektron yang terakumulasi di anoda menyebabkan timbulnya beda potensial antara
anoda dan katoda. Ketika anoda dan katoda disambungkan ke beban melalui rangkaian
eksternal, maka elektron-elektron ini akan menghasilkan listrik (Dena Z,2018).
Namun, untuk bisa menghasilkan listrik, MFCs membutuhkan culture source sebagai
sumber mikroba. Salah satu komponen yang potensial adalah Lumpur Lapindo. Banjir
Lumpur Panas Sidoarjo atau Lumpur Lapindo merupakan peristiwa menyemburnya lumpur
panas di lokasi pengeboran PT Lapindo Brantas di Desa Renokenongo, Kecamatan Porong,
Kabupaten Sidoarjo, Jawa Timur, sejak tanggal 27 Mei 2006. Lumpur Lapindo di Sidoarjo
tersusun atas 70% air dan 30% padatan (Usman dkk, 2006). Kadar garam (salinitas) lumpur
sangat tinggi (38-40 %), sehingga bersifat asin (Arisandi, 2006). Berdasarkan hasil penelitian
pada parameter kimia lumpur lapindo, diketahui bahwa nilai pH berkisar 6,6-7, kapasitas
tukar kation (KTK) sebesar 3,89-35,42 (Me/100g), kadar air sebesar 40,41-60,73% dan
kandungan total karbon organik sebesar 54,75-55,47% (Juniawan, 2013).
Elektroda juga merupakan komponen yang sangat berpengaruh terhadap berjalannya
proses reduksi dan oksidasi pada sistem MFC (David, 2014). Luas permukaan anoda
berpengaruh terhadap aktivitas bakteri dan transfer elektron (David, 2014). Dalam penelitian
ini, elektroda yang berupa carbon cloth akan dimodifikasi sehingga terdapat penambahan
luas area. Dedak padi mengandung silika yang tinggi (Agung, 2013), sehingga mampu
dimanfaatkan untuk meningkatkan area kontak pada elektroda. Silika akan menempel pada
carbon cloth sehingga terbentuk partikel-partikel tambahan yang mengakibatkan listrik yang
dihasilkan akan bertambah (Agung 2013).
Salah satu hambatan utama bagi bakteri untuk mentransmisikan elektron secara eksogen
ke anoda adalah bahwa sebagian besar membran dan dinding sel mikroorganisme
mengandung bahan nonkonduktif, seperti lipid atau peptidoglikan (Lovley, 2006; Wen et
al.,2011). Ada beberapa penelitian yang melaporkan bahwa kehadiran surfaktan
11
menghasilkan perubahan dalam struktur membran sel untuk membentuk saluran
transmembran, mempengaruhi membran sel dengan mengurangi resistansi, meningkatkan
permeabilitas dan degradasi substrat dan dengan mempercepat pengangkutan zat (Van
Hamme et al., 2006; Singh et al., 2007). Penambahan surfaktan kedalam suatu larutan akan
menyebabkan peningkatan jumlah pembawa muatan yang mengakibatkan konduktifitas
listrik bertambah (Achmad 2016). Sehingga dlakukan variasi penambahan konsentrasi
surfaktan terhadap daya hantar listrik yang dihasilkan pada sistem MFCs.
Selain itu pada lumpur Lapindo belum di ketahui secara jelas mikroorganisme (bakteri)
apa saja yang berperan dalam produksi listrik. Padahal dalam sistem MFC, mikroorganisame
merupakan salah satu komponen utama penghasil listrik (Ready dkk, 2010), penelitian terkait
mikroorganisme (bakteri) apa saja yang berperan dalam MFC dengan menggunakan culture
source berupa lumpur lapindo sangat penting untuk dilakukan.
Sehingga, dalam penelitian ini akan dianalisa pengaruh jenis elektroda termodifikasi,
penambahan surfaktan Tween 80 terhadap efektivitas MFC dan peningkatan listrik yang
dihasilkan serta mengetahui seberapa besar limbah cair perikanan yang terdegradasi,
kemudian dilakukan juga analisa komunitas mikroorganisme yang ada pada lumpur Lapindo.
II.2. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penilitian ini adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana pengaruh jenis carbon cloth 3F dan 5F sebagai elektroda termodifikasi
dengan menggunakan rangkaian alat Microbial Fuel Cells (MFC) dalam menghasilkan
biolistrik serta degradasi limbah cair perikananBagaimana pengaruh penambahan
surfaktan dalam menghasilkan biolistrik dan degradasi limbah cair perikanan serta
terhadap pertumbuhan
2. komunitas mikroba pada lumpur lapindo dan limbah cair perikananmenggunakan MFC.
3. Bagaimana pengaruh variasi substrat lumpur, lumpur + limbah cair perikanan (3:1),
lumpur + limbah cair perikanan (1:1) dan lumpur + limbah cair perikanan (1:3) terhadap
biolistrik yang dihasilkan didalam MFC.
II.3. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk:
1. Mengetahui pengaruh jenis carbon cloth 3F dan 5F sebagai elektroda yang termodifikasi
dengan menggunakan rangkaian alat Microbial Fuel Cells (MFCs) dalam menghasilkan
biolistrik dan degradasi limbah cair perikanan
12
2. Mengetahui pengaruh penambahan surfaktan terhadap produksi listrik dan degradasi
limbah cair perikanan serta pertumbuhan komunitas mikroba pada lumpur lapindo dan
limbah cair perikanan menggunakan MFCs.
3. Mengetahui pengaruh variasi substrat lumpur, lumpur + limbah cair perikanan (3:1),
lumpur + limbah cair perikanan (1:1), lumpur + limbah cair perikanan (1:3) terhadap
biolistrik yang dihasilkan didalam MFC.
I1.4 Relevansi
Penelitian ini diharapkan bisa memberikan data terkait dengan pemanfaatan lumpur
khususnya lumpur lapindo, Sidoarjo untuk menghasilkan energi listrik dengan bantuan
mikroorganisme dengan teknologi microbial fuel cells (MFCs). Selain itu, dari penelitian ini
juga memberikan data terkait pengaruh jenis elektroda termodifikasi serta penambahan
surfaktan juga diperlukan untuk pengembangan biokatalis guna menghasilkan listrik. Hasil
penelitian ini akan sangat membantu dalam pengembangan pemanfaatan lumpur lapindo
sebagai sumber alternatif untuk menghasilkan listrik, selain sebagai jawaban untuk mengubah
musibah menjadi berkah. Penelitian dengan menggunakan teknologi microbial fuel cells
Single Chamber (MFC-SC) ini mempunyai potensi yang besar untuk dikembangkan sebagai
jawaban dan solusi atas musibah ‘Lapindo’ dan untuk memenuhi pengembangan energi baru
terbarukan yaitu dengan membuat baterai yang berbahan komponen organik atau Bio-Battery
di masa depan. Hasil penelitian ini juga diharapkan dapat menjadi salah satu solusi
pengolahan limbah cair industri perikanan.
I1.5 Target Luaran
Target luaran penelitian ini adalah sebuah publikasi jurnal internasional terindex
Scopus Q2, dengan judul:
Effect of Addition of Tween 80 Surfactant on Biolistric Production and
Degradation of Fisheries Liquid Waste Using Single Chamber Microbial Fuel Cell (SC-
MFC) Technology.
13
BAB III TINJAUAN PUSTAKA
III.1 Fuel Cell
Fuel cell merupakan teknologi elektrokimia yang secara kontinyu mengkonversi energi
kimia menjadi energi listrik selama terdapat bahan bakar dan pengoksidan (Shukla dkk.
2004). Fuel cell tersusun atas anoda, katoda dan elektrolit. Anoda berperan sebagai tempat
terjadinya pemecahan hidrogen (H2) menjadi proton dan elektron (listrik). Katoda berperan
sebagai tempat terjadinya reaksi penggabungan proton, elektron dan oksigen untuk
membentuk air. Elektrolit adalah media untuk mengalirkan proton.
Fuel cell bekerja berdasarkan prinsip pembakaran listrik-kimiawi, cell ini akan
memproduksi energi listrik arus searah. Fuel cell ini terdiri dari elektrolit yang memisahkan
katoda dari anoda, elektrolit hanya dapat menghantar ion saja, sedangkan elektron tidak dapat
melewati elektrolit, jadi elektrolit ini bukan penghantar listrik dan juga menghindarkan
terjadinya reaksi kimia. Pada anoda akan dialirkan secara berkesinambungan bahan bakar dan
pada katode dialirkan oksigen, pengaliran ini dilakukan secara terpisah. Karena pengaruh
katalisator pada elektroda, maka molekul-molekul dari gas yang dialirkan akan berubah
menjadi ion. Reaksi pada anoda menghasilkan elektron yang bebas, sedang pada katoda
elektron yang bebas akan diikat.
Elektron-elektron bebas yang terjadi harus dialirkan keluar melalui penghantar menuju
ke katoda, agar proses listrik-kimiawi dapat berlangsung. Reaksi kimia :
2H2 + O2 2H2O ................................................................................................ ........ (1)
Pada anoda hidrogen di oksidasi menjadi proton:
2H2 4H+ + 4e-................................................................................................... (2)
Setiap molekul H2 terpecah menjadi dua atom H+(proton), sedang setiap atom hidrogen
melepaskan elektronnya. Proton ini akan bergerak menuju katoda melewati membran.
Elektron yang terbentuk akan menghasilkan arus listrik kalau dihubungkan dengan
penghantar listrik menuju katoda. Pada katoda oksigen dirubah
O2 + 4H+ + 4e- 2H2O...................................................................................................(3)
Molekul oksigen akan bergabung dengan empat elektron, menjadi ion oksigen yang
bermuatan negatif untuk selanjutnya bergabung lagi dengan proton yang mengalir dari anoda.
Setiap ion oksigen akan melepaskan kedua muatan negatifnya dan bergabung dengan dua
proton, sehingga terjadi oksidasi menjadi air.
14
Jenis-jenis Fuel Cell :
Jenis dari pada fuel cell ditentukan oleh material yang digunakan sebagai elektrolit yang
mampu menghantar proton. Pada saat ini ada 8 jenis fuel cell yaitu:
a. Alkaline (AFC)
b. Proton exchange membrane, juga disebut proton elektrolyt membrane (PEM)
c. Phosphoric Acid (PAFC)
d. Molten carbonate (MCFC)
e. Solid oxide (SOFC)
f. Direct methanol fuel cells (DMFC)
g. Regenerative fuel cells
h. Microbial fuel cell (MFCs)
(Suhada, 2001)
Dapat diketahui bahwa masing-masing jenis fuel cell memiliki karakteristik yang
berbeda-beda. Tabel III.1 menunjukkan perbandingan dari karakteristik jenis-jenis fuel cel.
Tabel III.1 Karakteristik jenis-jenis Fuel Cell
Jenis Elektrolit Suhu Operasi (oC)
Karakteristik Penggunaan
Direct
Methanol Fuel
Cell (DMFC)
Elektrolit polymer
(H+)
60-120 Efisiensi sistem
tinggi peka
terhadap
oksidasi di
anoda
Kendaran
Alkaline
(AFC)
KOH 60-120 Efisiensi energi
tinggi memiliki
kepekaan terhadap CO2
Pesawat luar
angkasa,
kendaraan
Polymer
Exchange
membran
(PEM)
Polymer
plectrolyt (H+)
60-100 Kerapatan
energi tinggi,
memiliki
kepekaan
terhadap CO (<100ppm)
Kendaraan (sedan,bis, minivan) stasiun pembangkit
panas)
Phosporic
Acid Fuel Cell
(PAFC)
Phospor acid
(H+) 160-200 Efisiensi energi
terbatas, peka terhadap CO
(<1,5% Vol)
Stasiun pembangit panas, kendaraan
Molten
Carbonate
Fuel Cell
Molten carbonate
(CO3)2-
500-650 Problem korosi Stasiun
pembangkit
energi panas,
15
III.2. Microbial Fuel Cells (MFCs)
Microbial Fuel Cells (MFCs) merupakan alat untuk mengkonversi energi kimia
menjadi energi listrik dengan bantuan energi katalitik dan mikroorganisme (Allan dan
Benneto 1993). Berbagai mikroorganisme dapat berperan dalam MFCs, mulai dari yang
bersifat aerob, anerob fakultatif dan anaerob obligat (Kim dkk, 2007). Bagian utama dari
rangkaian MFC adalah anoda, katoda, dan peralatan elektronik (Logan dkk, 2006). Kelebihan
dari MFC adalah dapat menghasilkan listrik dari sampah organik dan biomassa terbaharui.
Bakteri berperan sebagai katalis dan mampu beradaptasi dengan baik terhadap bahan organik
berbeda yang terdapat pada limbah sehingga menghasilkan elektron (Lovley, 2006). Hal ini
memberikan keuntungan teknologi biologi dan teknologi elektrokimia, yang dapat
mendegradasi dengan mudah bahan organik yang terjadi di anoda sehingga dihasilan proton
dan elektron yang akan ditransfer menuju penerima elektron di katoda sehingga dihasilkan
listrik (Logan dan Elimelech, 2012 dalam Wu dkk., 2018).
Katalis yang digunakan didalam MFCs dapat digantikan oleh pertumbuhan
mikroorganisme berbeda dengan fuel cell biasanya berupa platina sehingga memiliki
investasi yang lebih mahal,(Novitasari, 2011). Perbandingan antara fuel cell biasa dengan
MFCs dapat dilihat pada tabel berikut.
Tabel III.2 Perbandingan kondisi sistem Fuel Cell dengan MFCs (Idham, 2009)
Kondisi Operasi Fuel Cell biasa Microbial Fuel Cell
Katalis Logam mulia Mikroorganisme/enzim
Ph Larutan asam (pH<1) Larutan netral (pH 7 – 9)
Temperatur >200OC 22 – 25OC
Elektrolit Asam fosfat Larutan fosfat
Kapasitas Tinggi Rendah
Efisiensi 40 – 60% >40%
Tipe Bahan Bakar Gas alam Karbohidrat dan hidrokarbon
Solid oxcide Fuel Cell
(SOFC)
Lapisan keramik (O2)
800-1000 Efisiensi sistem, tinggi, temperatur
diturunkan
Pembangkit energi listrik
16
III.2.1Prinsip Kerja
Prinsip kerja MFC mirip dengan hidrogen fuel cell, yaitu proton dari ruang anoda
menuju ruang katoda melalui membran elektrolit dan aliran elektron yang bergerak ke arah
yang sama melalui kabel konduksi. Elektron merupakan partikel subatomik yang bermuatan
negatif dimana elektron ini digunakan untuk menghasilkan listrik. Elektron dihasilkan dari
metabolisme secara natural yang terjadi di mikroorganisme (Hoogers 2002).
Gambar III.1 Skema cara kerja Microbial Fuel Cells (MFCs)
Dalam sistem MFCs terjadi metabolisme substrat organik oleh mikroorganisme dan
terjadi transfer elektron ke permukaan elektroda secara ekstraseluler. Mikroba mengoksidasi
subtrat pada anoda untuk menghasilkan elektron dan proton, serta karbondioksida
dikeluarkan sebagai hasil dari produk oksidasi. Setelah melewati proton exchange membrane
(PEM) atau jembatan garam, proton masuk ke chamber katoda, dimana mereka
menggabungkan dengan oksigen menjadi air (H2O) (Reddy dkk., 2010). Mikroba di chamber
anoda memaksa elektron dan proton saat proses disimilasi dengan mengoksidasi substrat-
substrat organik. Di dalam sistem MFCs, terdapat reaksi oksidasi dan reduksi di anoda dan
katoda jika menggunakan substrat berupa glukosa adalah sebagai berikut ;
Reaksi anoda : C6H12O6 + 6H2O →6CO2 + 24H+ + 24e-
Reaksi katoda : 6O2 + 24e- + 24H+ → 12H2O
(Chandrasekhar dan Venkata Mohan, 2014)
Jika menggunakan substrat berupa asetat adalah sebagai berikut :
Reaksi anoda : C2H4O2 + 2H2O 2CO2 + 8H+ + 8e-
Reaksi katoda : 2O2 + 8H++ 8e- 4H2O
Ada beberapa mekanisme yang melibatkan transfer elektron dari bakteri ke anoda (Liu,
2008), sebagai berikut :
i. Transfer elektron langsung melalui protein membran luar sel
Pada mekanisme ini transfer elektron melibatkan sitokrom yang terdapat pada membran
17
luar sel mikroba. Dalam hal ini diperlukan kontak langsung sitokrom dengan elektroda untuk
mekanisme transfer elektron. Contoh mikroba yang menggunakan mekanisme ini adalah
Geobacter sulfurreducens dan Shewanella putrefaciens. Mekanisme transfer electron
langsung melalui protein membrane luar sel ditunjukkkan pada Gambar III.2
.
Gambar III.2. Mekanisme transfer elektron melalui membran luar sel (Liu, 2008)
j. Transfer elektron dengan mediator
Transfer elektron yang efisien dapat dicapai dengan menambahkan mediator seperti
neutral red dan methylene blue, yang mampu melewati membran sel, menerima elektron
dari pembawa elektron intraselluler, meninggalkan sel dalam bentuk tereduksi dan
kemudian mengeluarkan elektron ke permukaan elektroda. Salah satu mikroba yang
memerlukan mediator adalah Escherichia coli. Namun untuk limbah, mekanisme ini tidak
sesuai karena akan memakan biaya dan kemungkinan adanya racun dari beberapa mediator.
Mekanisme transfer elektron dengan mediator ditunjukkan dalam Gambar III.3.
Gambar III.3. Mekanisme transfer elektron melalui membran luar sel (Liu, 2008)
k. Transfer elektron melalui bacterial nanowires
Penelitian akhir-akhir ini menunjukkan bahwa struktur seperti pili yang disebut
nanowires yang tumbuh pada membran sel bakteri bisa terlibat langsung dalam transfer
CxHyOz
H+ + CO2
CxHyOz
H+ + CO2
18
elektron ekstraseluler dan memungkinkan reduksi langsung dari sebuah aseptor elektron yang
jauh. Nanowires ini telah teridentifikasi pada G. sulfurreducens PCA, Shewanella oneidensis
MR-1, Synechocystis PCC6803, dan Pelotomaculum thermopropionicum. Mekanisme
transfer electron melalui bacterial nanowires ditunjukkan dalam Gambar III.4.
Gambar III.4. Mekanisme transfer elektron menggunakan Bacterial Nanowires (Liu,2008)
III.2.2 Jenis-Jenis MFCs
Dalam perkembangannya, sistem MFCs dapat dibedakan menjadi
a. Single Chamber MFCs
Single Chamber MFCs merupakan sistem MFCs dengan menggunakan satu chamber
dengan elektroda didalamnya. Di dasar chamber terdapat anoda sedangkan letak katoda
terdapat di permukaan chamber. Single chamber adalah MFCs yang sangat sederhana dan
ekonomis (Ringeisen dkk, 2006).
b. Double Chamber MFCs
Double Chamber MFCs merupakan jenis MFCs dengan menggunakan dua chamber
katoda dan anoda. Chamber katoda menggunakan larutan elektrolit aseptor elektron
sedangkan chamber anoda digunakan sebagai pembiakan mikroba untuk menghasilkan
elektron (Ringeisen dkk, 2006).
c. Soil Based MFCs
Soil Based MFCs atau sel bahan bakar berbasis tanah adalah sistem MFCs dengan
memanfaatkan tanah sebagai media tumbuhnya mikroba. Anoda ditanam di dalam tanah
dengan kedalaman tertentu dan katoda berada dipermukaan tanah (Xubojun dkk, 2015).
d. Phototrophic Biofilm PBMFCs
Phototrophic Biofilm PBMFCs adalah sistem MFCs dengan menggunakan fototrofik
anoda biofilm yang mengandung mikroorganisme fotosintetik seperti chlorophyta
candyanophyta. Mikroorganisme tersebut melakukan fotosintesis dengan menghasilkan
CxHyOz
H+ + CO2
19
metabolit organik dan menyumbang elektron. Sub-kategori fototrofik MFC yang murni
menggunakan bahan fotosintesis oksigen pada anoda biasanya disebutkan pada sistem
fotovoltik biologis.
III.2.3 Substrat pada MFCs
Dalam microbial fuel cell, berbagai bentuk bahan organik dapat digunakan sebagai
substrat diantaranya glukosa, pati, asam lemak, asam amino dan protein, serta air limbah dari
manusia dan hewan (Idham, 2009). Tabel berikut menunjukkan percobaan microbial fuel cell
pada berbagai jenis substrat.
Tabel III.3 Penggunaan berbagai jenis substrat dan mikroorganisme pada Microbial
Fuel Cell (MFCs)
Jenis Substrat Mikroorganisme Referensi
Galaktosa, maltose,
sukrisa, trehalosa
Proteus vulgaris Kim dkk (2000)
Pati (starch) Clostridium butyricum atau C.
Beijerinkil
Niessen dkk (2004)
Asetat E. coli, Shwanella oneidensis,
Geobacter sulfurreduces
Park dkk (2000),
Debabov (2008)
Rumen sapi E. coli K12 Liu dkk (2004)
Glukosa
Rhodoferax ferriredunces
Chaudhuri da Lovley
(2003)
. Substrat yang umumnya digunakan dalam sistem MFC termasuk asetat, butirat (Liu
dkk., 2005), glukosa (Zhang dkk., 2006), propionate (Chae dkk., 2009), sistein (Logan et
dkk., 2005), etanol (Kim dkk., 2007) dan air limbah organik lainnya. Substrat tidak hanya
mempengaruhi komunitas bakteri dan spesies dominan di anoda, tetapi juga mempengaruhi
kinerja MFC elektrokimia seperti Coulombic efisiensi (CE) dan kerapatan daya (PD), (Chae
dkk., 2009).
Menurut (Chae dkk., 2009), performa kinerja MFC menggunakan berbagai jenis
substrat seperti glukosa menunjukkan coloumbic efficiency terendah (15%), diikuti oleh
propionat (36%), butirat (43%) dan asetat (72,3%). Glukosa menunjukkan CE yang lebih
rendah dibandingkan dengan substrat molekul lain, karena sifatnya yang dapat difermentasi,
sehingga fermentasi atau metanogenesis bisa menjadi metabolisme yang dominan dan ini
20
tidak bisa menghasilkan listrik, karena sebagian besar elektron yang tersedia dalam bahan
bakar organik tetap masuk produk fermentasi yang tidak siap bereaksi dengan elektroda
(Lovley, 2006). Asetat menunjukkan CE tertinggi, karena menurut penelitian lain (Liu et al.,
2005; Jung dan Regan, 2007), itu adalah substrat yang disukai untuk pembangkit listrik di
MFC, karena tidak ada produk akhir fermentasi yang diproduksi. Asetat sangat mudah
digunakan oleh mikroorganisme untuk menghasilkan energi karena memiliki rantai karbon
yang paling rendah, (Du et al, 2007) sedikit menghasilkan biomassa, CH4 dan H2 yang
menjadi penghambat dalam produksi couloumbic efficiency (Lee dkk., 2007). Kinerja
keseluruhan MFC sangat tergantung pada ketersediaan mikroorganisme digunakan sebagai
biokatalis, spesies mikroba, jenis substrat, reaktor konfigurasi, waktu operasi, ukuran reaktor,
pH, suhu, akseptor elektron, luas permukaan elektroda, bahan elektroda, dll. (Liu et al., 2011;
Ren dkk., 2011; dkk., 2006).
III.3. Limbah Cair Industri Perikanan
Limbah industri perikanan dapat didefinisikan sebagai apa saja yang tersisa dan
terbuang dari suatu kegiatan penangkapan, penanganan, dan pengolahan hasil perikanan. Tipe
limbah utama yang ditemukan dari limbah cair pengolahan ikan adalah darah, kotoran,
jeroan, sirip, kepala ikan, cangkang, kulit dan sisa daging. Secara umum, tipe limbah cair
industri pengolahan ikan dapat dibagi dalam dua kategori yaitu volum banyak-persentase
limbah rendah dan volum sedikit-persentase limbah tinggi. Kategori volum banyak-
persentase limbah rendah terdiri dari air yang digunakan untuk pembongkaran, transportasi,
penanganan ikan dan air pencucian. Proses pada pembuatan tepung ikan menghasilkan jenis
limbah kategori volum sedikit-persentase limbah tinggi (Colicd dkk., 2007). Limbah cair
industri perikanan mengandung bahan organik yang tinggi. Tingkat pencemaran limbah cair
industri pengolahan perikanan sangat tergantung pada tipe proses pengolahan dan spesies
ikan yang diolah (Ibrahim 2005). Terdapat 3 tipe utama aktivitas pengolahan ikan, yaitu
industri pengalengan dan pembekuan ikan, industri minyak dan tepung ikan, dan industri
pengasinan ikan (Priambodo 2011). Karakteristik limbah cair perikanan dapat dilihat melalui
parameter pH, jumlah padatan terlarut, suhu, bau, BOD, COD, dan konsentrasi nitrogen serta
fosfor (FAO 1996). Limbah cair industri pengolahan ikan memiliki karakteristik jumlah
bahan organik terlarut dan tersuspensi yang tinggi jika dilihat dari nilai BOD dan COD.
Lemak dan minyak juga ditemukan dalam jumlah yang tinggi. Terkadang padatan tersuspensi
dan nutrien seperti nitrogen dan fosfor juga ditemukan dalam jumlah tinggi. Limbah cair
industri pengolahan ikan juga mengandung sodium klorida dalam konsentrasi tinggi dari
21
proses pembongkaran kapal, air pengolahan, dan larutan asin (Colic dkk. 2007). Baku mutu
limbah cair industri pengolahan ikan dapat dilihat pada Tabel III.4
Tabel III.4 Baku mutu air limbah bagi usaha/kegiatan pengolahan perikanan
Sumber : Permen LH RI No 5. Tahun 2014
Baku mutu air limbah adalah ukuran batas atau kadar unsur pencemar dan/atau jumlah
unsur pencemar yang ditenggang keberadaannya dalam air limbah yang akan dibuang atau
dilepas ke dalam sumber air dari suatu usaha dan/atau kegiatan (Kementerian Negara
Lingkungan Hidup 2007).
III.4. Bakteri electricigens yang digunakan dalam MFCs
Mikroba memainkan peran penting dalam ruang anoda serta dihasilkannya elektron.
Ruang anoda yang anaerob merupakan salah satu bagian utama MFCs. Semua kondisi
esensial untuk mendegradasi biomassa diperlukan pada ruang anoda, yang diisi dengan
substrat, mediator (opsional), mikrob, dan elektoda sebagai aseptor elektron. Kelompok
mikrob yang umumnya digunakan dalam MFC adalah kelompok bakteri electricigens
ataupun kelompok bakteri fermentatif. Electricigens adalah mikroorganisme yang mampu
mengoksidasi senyawa organik sepenuhnya menjadi karbon dioksida dengan menggunakan
22
elektroda sebagai akseptor elektron dan energi yang dihasilkan digunakan untuk
pertumbuhan (Lovley, 2006).
Namun demikian, kelompok bakteri electricigens lebih efektif digunakan dalam MFC
dibandingkan kelompok bakteri fermentatif (Lovley 2006). Kelompok bakteri electricigens
adalah kelompok bakteri yang memperoleh energi pertumbuhannya melalui oksidasi
sempurna senyawa-senyawa organik menjadi CO2, dan mampu melakukan transfer elektron
langsung pada elektroda anoda MFC. Salah satu keuntungan menggunakan electricigen
adalah efisiensi coulombic yang tinggi. Kelebihan lain dari electricigen adalah keberlanjutan
jangka panjang dari sel bahan bakar yang menahannya. Beberapa electricigen adalah
Desulfuromonas acetoxidans dan Geobacter metallireducens (Bond dkk., 2002), Rhodoferax
ferrireducens (Finneran dkk., 2003) dan Geothrix fermentans (Bond dan Lovley, 2005).
Mikroorganisme ini ada di berbagai habitat alami seperti lumpur limbah, air limbah, sedimen
air, lumpur anaerob, sedimen laut, tanah sawah, kompos dan tanah terendam.
Banyak mikroorganisme yang memiliki kemampuan untuk mentransfer elektron
beserta substratnya yang dihasilkan dari metabolisme kandungan organik ke anoda seperti
yang ditunjukkan pada Tabel III.5.
Tabel III.5. Bakteri yang digunakan di MFCs
Mikroba Referensi
Escherichia coli
Sivasankar dkk., n.d
Shewanella oneidensis
Alcaligenes faecalis, Enterococcus
Geobacter sulfurreducens
Rhodoferax ferrireducens Glucose
Clostridial isolate
Arcobacter butzleri
Sivasankar dan Mylsamy, 2018
Aeromonas hydrophila
Aeromonas jandaei
Klebsiella pneumoniae L17
Klebsiella oxytoca ADR13
23
Corynebacterium humireducens sp. nov.
Citrobacter sp.
Cupriavidus basilensis
Pseudomonas sp. C27
Ochrobactrum anthropi YZ-1
Geothermobacter sp. Kashe dkk., 2003
Marinobacter sp. Omo, 2016
Geobacter metallireducens Bond dan lovely, 2005
Shewanella putrefaciens Park dan Zeikus, 2002
III.5 Elektroda carbon cloth modifikasi
Elektroda harus bersifat konduktif, biocompatible (sesuai dengan makhluk hidup) dan
secara kimia stabil di dalam larutan bioreaktor. Material elektroda yang paling bermanfaaat
adalah karbon dalam bentuk lempeng grafit (padat, batang, atau granula), dalam bentuk
material fiber atau berserat dan dalam bentuk glass carbon. Karena stabilitas kimia dan
konduktivitasnya, bahan anoda berbasis karbon banyak digunakan termasuk grafit, carbon
paper, carbon cloth, carbon nanotube, carbon brush, activated carbon, activated carbon
fiber, and carbon mesh (Zhu, 2011). Carbon cloth sering diterapkan dalam sel bahan bakar
hidrogen, sekarang digunakan dalam MFCs sebagai elektroda plat datar (Zhou, 2011). Dalam
penggunaan MFCs, carbon cloth memiliki ukuran ketebalan yang bervariasi (1 mm, 2 mm, 3
mm, 4mm, 5mm dst.). Dalam penelitian ini dilakukan varias ketebalan elektroda yaitu
ketebalan 3mm dan ketebalan 5mm.
Konduktivitas dan biokompatibilitas bahan berbasis karbon masih memiliki ruang
untuk ditingkatkan. Banyak upaya telah dilakukan untuk memodifikasi permukaannya untuk
memungkinkan bahan anoda yang lebih efisien untuk pembangkit listrik. (Zhu, 2011).
Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Zhu (2011) membuktikan bahwa modifikasi
permukaan anoda dapat meningkatkan power density sebesar sebesar 25% dan 58%
dibandingkan anoda tanpa modifikasi. Salah satu bahan yang dapat digunakan dalam
modifikasi elektroda adalah dedak padi (rice bran) yang dapat memberikan porositas dan
luas permukaan pada elektroda. Kumar dkk.,(2013). Menurut Sadeqzadeh, dkk (2012) luas
permukaan elektroda yang besar akan menangkap elektron yang lebih banyak
24
dipermukaannya dan menyediakan ruang bagi mikroorganisme bergerak secara efektif
dipermukaan elektroda khususnya anoda sehingga dapat dihasilkan energi listrik yang lebih
besar.
III.6 Surfaktan
Surfaktan (surface active agent) merupakan molekul-molekul yang mengandung gugus
hidrofilik (suka air) dan gugus lipofilik (suka minyak/lemak) pada molekul yang sama (Sheat
dan Foster, 1997). Sehingga dapat mempersatukan campuran yang terdiri dari air dan
minyak. Surfaktan adalah bahan aktif permukaan. Aktifitas surfaktan diperoleh karena sifat
ganda dari molekulnya. Molekul surfaktan yang suka akan air (hidrofilik) merupakan bagian
polar dan molekul yang suka akan minyak/lemak (lipofilik) merupakan bagian non polar.
Bagian polar molekul surfaktan dapat bermuatan positif, negatif atau netral. Umumnya
bagian non polar (lipofilik) merupakan rantai alkil yang panjang, sedangkan bagian yang
polar (hidrofilik) mengandung gugus hidroksil (Gambar III.5).
Gambar III.5. Cara kerja surfaktan didalam larutan
Sifat rangkap ini yang menyebabkan surfaktan dapat diadsorbsi pada antar muka udara-
air, minyak-air, dan zat padat-air, membentuk lapisan tunggal dimana gugus hidrofilik berada
pada fase air dan rantai hidrokarbon ke udara, dalam kontak dengan zat padat ataupun
terendam dalam fase minyak. Surfaktan (surface active agent) adalah zat yang ditambahkan
pada cairan untuk meningkatkan sifat penyebaran dengan menurunkan tegangan permukaan
cairan. Kemampuan surfaktan dalam menurukan tegangan dikarenakan surfaktan memiliki
struktur molekul amphiphatic yaitu mempunyai struktur molekul yang terdiri dari gugus
25
hidrofilik dan gugus hidrofobik. Sifat-sifat surfaktan yaitu dapat menurunkan tegangan
permukaan, tegangan antar muka, meningkatkan kestabilan partikel yang terdispensi dan
mengontrol jenis formulasinya baik oil in water (o/w) atau water in oil (w/o). Selain itu
surfaktan akan terserap ke dalam permukaan partikel minyak atau air sebagai penghalang
yang akan mengurangi atau menghambat penggabungan (coalescence) dari partikel yang
terdispensi (Rieger, 1985).
Penambahan surfaktan dalam larutan akan menyebabkan turunnya tegangan
permukaan larutan suatu cairan dan diantarmuka fasa baik cair-gas maunpun cair-cair
(Swasono, 2012). Setelah mencapai konsentrasi tertentu, tegangan permukaan akan konstan
walaupun konsentrasi surfaktan ditingkatkan. Bila surfaktan ditambah melebihi konsentrasi
ini maka surfaktan mengagregasi membentuk misel.
Konsentrasi terbentuknya misel ini disebut critical micelle consentration (CMC). Tegangan
permukaan akan menurun hingga CMC tercapai. Setelah CMC tercapai, tegangan permukaan
akan konstan yang menunjukkan bahwa antarmuka menjadi jenuh dan terbentuk misel yang
berada dalam keseimbangan dinamis dengan monomernya (Supriningsih, 2010).
Klasifikasi surfaktan berdasarkan muatannya yaitu:
1. Surfaktan anionik yaitu surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada suatu anion.
Karakteristiknya yang hidrofilik disebabkan karena adanya gugus anionik yang cukup
besar, biasanya gugus sulfat atau surfonat. Contohnya adalah garam alkana sulfonat, garam
olefin sulfonat, garam sulfonat asam lemak rantai
panjang.
2. Surfaktan kationik yaitu surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada suatu kation.
Surfaktan ini memecah dalam media air, dengan bagian kepala bertindak sebagai
pembawa sifat aktif permukaan. Contohnya adalah garam alkil trimethil ammonium, garam
dialkil-dimethil ammonium dan garam alkil dimethil benzil ammonium.
3. Surfaktan nonionik yaitu surfaktan yang bagian alkilnya tidak bermuatan.
Contohnya : ester gliserin asam lemak, ester sorbitan asam lemak, ester sukrosa asam
lemak, polietilena alkil amina, glukamina, alkil poliglukosida, monoalkanol amina, dialkanol
amina, tween 80 dan alkil amina oksida.
4. Surfaktan amfoter yaitu surfaktan yang bagian alkilnya mempunyai muatan positif dan
negatif. Contohnya surfaktan yang mengandung asam amino, betain, fosfobetain.
Kehadiran gugus hidrofobik dan hidrofilik yang berada dalam satu molekul,
menyebabkan pembagian surfaktan cenderung berada pada antarmuka antara fasa yang
berbeda derajat polaritas dan ikatan hidrogen seperti minyak/air atau udara/air. Pembentukan
26
film pada antar muka ini mampu menurunkan energi antarmuka dan menyebabkan sifat-sifat
khas pada molekul surfaktan.
Karakteristik utama surfaktan adalah pada aktivitas permukaannya. Surfaktan mampu
meningkatkan kemampuan menurunkan tegangan permukaan dan antarmuka suatu cairan,
meningkatkan kemampuan pembentukan emulsi minyak dalam air, mengubah kecepatan
agregasi partikel terdispersi yaitu dengan menghambat dan mereduksi flokulasi dan
penggabungan (coalescence) partikel yang terdispersi, sehingga kestabilan partikel yang
terdispersi makin meningkat.
Surfaktan pada umumnya disintesis dari turunan minyak bumi, seperti linier
alkilbensen sulfonat (LAS), alkil sulfonat (AS), alkil etoksilat (AE) dan alkil etoksilat sulfat
(AES). Surfaktan dari turunan minyak bumi dan gas alam ini dapat menimbulkan
pencemaran terhadap lingkungan, karena surfaktan ini setelah digunakan akan menjadi
limbah yang sukar terdegradasi. Disamping itu, minyak bumi yang digunakan merupakan
sumber bahan baku yang tidak dapat diperbaharui. Masalah inilah yang menyebabkan banyak
pihak mencari alternatif surfaktan yang mudah terdegradasi dan berasal dari bahan baku yang
diperbaharui. Alternatif tersebut antara lain penggunaan minyak nabati sebagai bahan baku
pembuatan surfaktan. Salah satu jenis surfaktan berbahan baku minyak kelapa sawit yang
ramah terhadap lingkungan adalah surfaktan jenis anionik yaitu MES.
Pada penelitian ini surfaktan jenis nonionik surfaktan digunakan polysorbate 80
(Tween® 80). Polisorbat 80 atau yang biasa dikenal dengan Tween® 80, C64H124O26 adalah
surfaktan nonionik kental yang larut dalam air, mengandung kelompok kepala hidrofilik
polioksietilena sorbitan dan ekornya disusun oleh monooleat atau yang biasa dikenal dengan
asam oleat, kelompok alkil hidrofobik (Shen dkk., 2011) Berat molekulnya adalah 1310 g
mol-1 dan CMC-nya dalam air murni 15,72 mg L-1 (Chou dkk., 2005). Surfaktan ini
bertindak sebagai pengemulsi, terutama digunakan dalam industri makanan, terutama dalam
pembuatan es krim dan dalam banyak campuran penstabil / pengemulsi komersial (Goff,
1997).
III.6.1 Efek Penambahan Surfaktan Terhadap Performa MFCs
Salah satu hambatan utama bagi bakteri untuk mengirimkan elektron secara eksogen
ke anoda adalah bahwa sebagian besar membran dan dinding sel mikroorganisme
mengandung bahan nonkonduktif, seperti lipid atau peptidoglikan (Lovley, 2006; Wen dkk,
2011). Ada beberapa penelitian yang melaporkan bahwa kehadiran surfaktan menghasilkan
perubahan dalam struktur membran sel untuk membentuk saluran trans-membran,
27
mempengaruhi membran sel dengan mengurangi resistansi, meningkatkan permeabilitas dan
degradasi substrat dan dengan mempercepat transportasi zat (Van Hamme dkk, 2006; Singh
dkk., 2007).
Wen dkk., 2011 meneliti efek surfaktan terhadap kinerja MFC. Wen dkk., (2011)
membuktikan bahwa penggunaan surfaktan nonionik Tween 80 dalam MFC katoda udara
meningkatkan produksi daya secara signifikan dari 21,5 W m-3 tanpa surfaktan menjadi 187
W m-3 setelah penambahan surfaktan. Dalam studi lain menggunakan beberapa surfaktan
nonionik, Tween 80 mencapai nilai kepadatan sel tertinggi dan laju pertumbuhan spesifik
maksimum (Van Hamme dkk., 2006).
Sifat menakjubkan surfaktan dan pengaruhnya terhadap membran sel menjadikannya
kelompok bahan kimia yang menarik untuk dipelajari dalam MFC untuk mengevaluasi
efeknya terhadap laju transfer elektron dari sel ke anoda dan sebagai konsekuensi dalam daya
yang dihasilkan oleh MFC (Wen dkk., 2011).
III.7 Karakteristik Lumpur Lapindo
Banjir Lumpur Panas Sidoarjo atau lumpur lapindo merupakan peristiwa
menyemburnya lumpur panas di lokasi pengeboran PT Lapindo Brantas di Desa
Renokenongo, Kecamatan Porong, Kabupaten Sidoarjo, Jawa Timur, sejak tanggal 27 Mei
2006. Kadar garam (salinitas) lumpur sangat tinggi (38-40 %), sehingga bersifat asin
(Juniawan, 2013).
Berdasarkan analisis karakteristik dari lumpur lapindo, diperoleh hasil menurut
parameter fisik dan kimia yang ditunjukkan pada Tabel II.6.
Tabel III.6. Karakteristik lumpur lapindo (Juniawan, 2013)
No Parameter Hasil
1 Fisik :
- Berat jenis (gr/cm3) 1,25 – 2,35
2 Kimia :
- Ph 6,6 – 7
- KTK (NH4OAC 1 N pH 7 )
(me/100g), 3,89-35,42
- Pb (mg/L) 0,19-0,34
- Cu (mg/L) 0,19-0,85
- Kadar air (%) 40,41-60,7
28
- C-Organik total (%) 54,75-55,47
III.8 Dedak Padi (Rice Bran)
Dedak padi merupakan hasil sampingan/limbah dari proses penggilingan padi. sumber
alami yang baik dari banyak nutrisi penting tetapi memiliki beberapa keterbatasan dalam
aplikasi. Proses pengolahan gabah menjadi beras akan menghasilkan dedak padi kira-kira
sebanyak 10% pecahan-pecahan beras atau menir sebanyak 17%, tepung beras 3%, sekam
20% dan berasnya sendiri 50%. Persentase tersebut sangat bervariasi tergantung pada varietas
dan umur padi, derajat penggilingan serta penyosohannya (Grist, 1972). Nutrien yang
terdapat di dedak padi yang berkualitas baik antara lain komposisi kimia bededak padi cukup
tinggi: protein 11,3-14,4%, lemak 15,0- 19,7%, serat kasar 7,0-11,4%, karbohidrat 34,1-
52,3% dan abu 6,6-9,9% (Lubis dkk., 2002 dalam Muis, 2012).
Kandungan nutrisi dalam dedak masih sangat melimpah, selain dijadikan pakan
ternak. Dedak juga dapat di manfaatkan sebagai MFCs (Shu Takahashi , Morio Miyahara,
2016). Dedak padi memiliki komposisi utama aleuron, lapisan selaput dan subaleuron dan
kuman serta sumber yang kaya vitamin, mineral, asam lemak esensial, serat makanan dan
sterol lainnya. Kandungan silika berkisar antara 0,34-0,71% serta komposisi nutrisi dari
dedak beras yang stabil dianalisis yang mengandung 6,54-9,48% kelembaban, abu 7,24-
10,63%, protein 12,26-14,01%, lemak 23,53-27,86%, serat 2,5-10,10%, karbohidrat 42,19-
45,74% dan 456,54486. 00 Kkal / 100g energi. Fraksi dari dedak padi mengandung 8 - 14
mg / 100 g Fe, 425 - 940 mg / 100 g Mg, 4,65 - 6,68 mg / 100 g Zn dan 35 - 62 mg / 100 g
Ca. Kandungan vitamin B1 (Thiamin), B3 (Niacin) dan B6 (Pyridoxine) masing-masing
berkisar antara 14 - 24, 275 - 430 dan 25 - 42 ppm dari dedak padi. Hasil menunjukkan
bahwa dedak padi yang mengandung sejumlah nutrisi penting untuk manfaat kesehatan dan
berguna dalam banyak aplikasi makanan seperti suplemen makanan dan ekstraksi minyak
nabati. Berdasarkan hal di atas, dedak padi dapat dikatakan sebagai bahan fermentasi yang
baik dalam kondisi aerob dan anaerob. Karena nutrisi yang terkandung cukup dalam rice
bran, memungkinkan mikroorganisme tumbuh untuk pembangkit listrik yang baik
sebagaimana dipelajari oleh Takahashi dkk. (2016). Selain itu dedak padi mengandung silika
yang tinggi (Agung, 2013), sehingga mampu dimanfaatkan untuk meningkatkan area kontak
anoda
29
III.9 Teknologi analisa komunitas mikroba
Analisa komunitas mikroba memerlukan beberapa tahapan utama yang terdiri dari
isolasi Deoxyribo Nucleic Acid (DNA), sekuensing DNA dan analisa menggunakan software
Bioinformatika.
III.9.1 Isolasi Deoxyribo Nucleic Acid (DNA)
Isolasi Deoxyribo Nucleic Acid (DNA) diperlukan dalam berbagai macam proses, salah
satunya adalah proses dalam tahap awal analisa komunitas mikroba dalam suatu sampel
penelitian. Secara umum, tahap isolasi DNA menurut Yuwono (2006); Soedjadi (2008);
Maftuchah (2014) dalam Nurhayati (2017) dimulai dari pengambilan sampel, pelisisan
membran dan/atau dinding sel, ekstraksi DNA, presipitasi DNA, pemurnian DNA, dan
pengawetan DNA. Saat ini isolasi DNA secara teknis menjadi lebih mudah dengan
munculnya berbagai teknik ekstraksi dan purifikasi dalam bentuk kit. Isolasi DNA
merupakan teknik ekstraksi dan atau purifikasi DNA dari suatu sel sebagai tahap awal suatu
analisis genetik.
Secara kimiawi penghancuran sel dilakukan dengan memanfaatkan senyawa kimia
seperti EDTA (Ethylen Diamnine Tetra Acetic), SDS (Sodium Dodecyl Sulphat), Ammonium-
Choride- Potassium (ACK). Kotoran akibat lisis sel dipisahkan dengan cara sentrifugasi.
Kemudian molekul nukleotida (DNA dan RNA) yang telah dipisahkan dibersihkan dari
protein yang masih ada dengan fenol. Dalam proses ini sebagian kecil RNA juga dapat
dibersihkan. Sedangkan kloroform digunakan untuk membersihkan sisa-sisa protein dan
polisakarida dari larutan. Enzim RNAase digunakan untuk menghancurkan RNA sehingga
DNA dapat diisolasi secara utuh. Pemurnian atau purifikasi DNA dapat dilakukan dengan
mencampur larutan DNA tersebut dengan NaCl yang berfungsi memekatkan, memisahkan
DNA dari larutan, dan mengendapkan DNA pada saat dicampur dengan etanol. Proses
sentrifugasi dengan kecepatan tinggi akan mengendapkan tepung berwarna putih (DNA) dan
menempel di dasar microtube (Nurhayati, 2017).
III.9.2 Sekuensing DNA
Sekuensing DNA atau pengurutan basa DNA merupakan teknik kunci dalam
perkembangan ilmu pengetahuan, di antaranya genetika, bioteknologi, biologi molekuler, dan
genomika (Franca dkk., 2002 dalam Tasma, 2015). Sekuensing DNA bertujuan untuk
menentukan urutan basa nitrogen (adenin, guanin, sitosin, dan timin) suatu sampel DNA
(Tasma, 2015). Dengan diketahuinya urutan basa nitrogen, maka dapat dilakukan identifikasi
jenis mikroba dalam suatu sampel. Sehingga sekuensing DNA merupakan proses yang sangat
penting dalam analisa komunitas mikroba.
30
Salah satu teknologi sekuensing kapasitas tinggi untuk sekuensing genom total
adalah Next Generation Sequencing (NGS), platform yang menyediakan miliaran basa
(sekitar 300–600 Gbp) informasi genetik dalam satu kali menjalankan alat (Pattersson dkk.,
2009 dalam Tasma dkk., 2015). Teknik sekuensing ini juga menghasilkan data sekuen yang
cukup akurat dengan akurasi data sekuen yang dihasilkan dapat mencapai 99,99% (Zhang
dkk., 2011 dalam Tasma dkk., 2015). Berbeda dengan teknologi Sanger, sekuensing dengan
NGS menghasilkan data sekuen yang berukuran relatif pendek (50–150 bp), namun kuantitas
data sekuen yang dihasilkan sangat besar (Tasma dkk., 2015).
III.9.3 Bioinformatika
Bioinformatika merupakan cabang bioteknologi yang menggunakan komputer untuk
menganalisis dan mengelola data DNA maupun protein (Thieman dan Palladino, 2013
dalam Ningrum, 2017). Sehingga dengan memanfaatkan teknologi bioinformatika, dapat
dilakukan analisa komunitas mikroba pada sampel penelitian, melalui urutan basa nitrogen
suatu mikroba yang telah diperoleh dari hasil sekuensing. Menurut Narita dkk., (2012),
analisis dalam bioinformatika difokuskan pada tiga jenis dataset, yaitu urutan genom,
struktur makromolekul dan percobaan genomik fungsional. Tetapi analisis bioinformatika
juga diterapkan pada berbagai data lain, seperti pohon taksonomi, data tentang hubungan
jalur metabolik, teks artikel ilmiah dan statistik. Berbagai macam teknik yang digunakan
termasuk pencocokan sekuen, struktur protein 3D, konstruksi pohon filogenetik, prediksi
dan klasifikasi struktur protein, prediksi struktur RNA, prediksi fungsi protein, dan ekspresi
kluster data.
III.10 Penelitian Sebelumnya
Berikut penelitian sebelumnya yang digunakan sebagai penunjang penilitian ini.
Gambar III.6. Capaian dan rencana penelitian terkait dengan teknologi Microbial Fuel Cells
31
Tabel III.7. Penelitian Terdahulu
Nama Peneliti Hasil Penelitian
Qing Wen, 2011 Kemampuan unik surfaktan (Tween 80) untuk mengurangi
hambatan dalam MFC dan meningkatkan produksi energinya
berhasil ditunjukkan dalam penelitian ini. Kepadatan daya
maksimum MFC katoda udara menggunakan glukosa 1 g L-1
sebagai bahan bakar meningkat dari 21,5 menjadi 187 Wm3
dengan peningkatan konsentrasi Tween 80 dari 0 hingga 80
mg/L
Kelita dan Vebby, 2018 Disimpulkan bahwa eksternal resistansi paling optimum
adalah 1 kΩ diantara resistansi 10 kΩ, 100 kΩ, dan 5100 kΩ
dan penambahan molasses paling optimum pada 2,5% per
berat.
Adith dan Ricky, 2018 -Disimpulkan bahwa Elektroda 3F memberikan hasil yang lebih
baik dari pada elektroda 2F, dengan hasil terbaik pada elektroda
3F berupa lumpur sebesar 10,08 mW/m2, sedangkan hasil
terbaik pada elektroda 2F sebesar 2,85 mW/m2 untuk variabel
lumpur
-Disimpulkan bahwa persentase bakteri electricigens dan non
electricigens pada lumpur lapindo adalah 27,5%
Geothermobacter sp., 12,5% Marinobacter sp., 60% non
electricigens.
32
BAB IV METODE
Kondisi operasi yang digunakan:
1. Berat total reaktor : 1 kg
2. Suhu : 30 oC (suhu kamar)
3. Tekanan : 1 atm
4. pH : 7 – 8
5. Ukuran Elektroda : 2 x 5 cm (10 cm2)
6. Ketinggian penanaman : - Anoda : 3 cm
- Katoda diatas permukaan
IV.1 Variabel Percobaan
IV.1.1 Pengukuran Potensial Listrik
Variabel penelitian terdiri dari:
1. Jenis carbon cloth
- Carbon cloth 3F termodifikasi
- Carbon cloth 5F termodifikasi
2. Konsentrasi surfaktan tipe tween 80
- Tanpa surfaktan
- 100 ppm
3. Jenis medium Lumpur
-Lapindo 100%
-Lumpur lapindo + limbah cair perikanan (3:1)
-Lumpur lapindo + limbah cair perikanan ( 1:1)
-Lumpur lapindo + limbah cair perikanan ( 1:3)
4. Waktu penanaman
Lama penanaman elektroda di dalam medium dilakukan selama : 1, 2, 3, 4, 5, dan 6
33
Gambar IV.1. Rangkaian Alat MFCs
IV.2 Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan untuk penelitian terdiri dari lumpur lapindo dan limbah cair industri
perikanan.,serta bahan-bahan berikut ini :
IV.2.1 Bahan Pembuatan Elektroda
1. Carbon cloth
2. Ti-Wire
3. Rice bran ( Dedak padi)
4. Carbon powder
IV.2.2 Bahan Pembuatan NaCl 0,3 M
1. Aquadest
2. NaCl
IV.2.3 Bahan Ekstraksi DNA menggunakan FastDNA® SPIN Kit for Soil
1. Lysing Matrix E
2. Sodium Phosphate Buffer
3. MT Buffer
4. Larutan Protein Precipitation Solution (PPS)
5. Binding Matrix
6. SPIN Modules
34
7. Catch Tubes
8. Concentrated SEWS-M
9. DES (DNase/ Pyrogen-Free Water)
IV.3 Peralatan yang Digunakan
1. Chamber
2. Solder
3. Beaker glass
4. Spatula
5. Water bath
6. Autoklaf
7. Alat Multimeter
IV.4 Metode Percobaan
Pada penelitian ini memiliki prosedur penelitian yang terdiri dari tahap persiapan, tahap
penanaman elektroda di dalam chamber, tahap pengukuran potensial listrik, perhitungan jumlah
bakteri dan tahap analisa.
IV.4.1 Tahap Persiapan Penelitian
a. Persiapan Pembuatan Surfaktan Tween 80
- Konsentrasi 100 ppm
b. Persiapan Pembuatan Larutan Nacl 0.3 M
NaCl dilarutkan 17.55 gr ke dalam 1000 ml aquadest.
c. Persiapan Elektroda
Katoda Ti-wire diukur 25 cm sebanyak 16 buah.
Anoda Ti-wire diukur 30 cm sebanyak 16 buah.
Carbon cloth dipotong 2 cm x 5 cm sebanyak 32 buah.
Ti-wire dan carbon cloth disatukan dengan menganyam.
d. Tahap Persiapan Resistor
Eksternal resistor 1 kΩ disolder pada PCB.
35
e. Tahap Persiapan Lumpur dan Substrat Limbah Cair Perikanan
1. Lumpur lapindo 100%
2. Lumpur lapindo + limbah cair perikanan (3:1)
- Lumpur lapindo ditimbang 750 gram
- Limbah cair ikan ditimbang 250 gram
- Lapindo dicampur dengan Limbah cair ikan
3. Lumpur lapindo + limbah cair perikanan (1:1)
- Lumpur lapindo ditimbang 500 gram
- Limbah cair ikan ditimbang 500 gram
- Lapindo dicampur dengan limbah cair ikan
4. Lumpur lapindo + limbah cair perikanan (1:3)
- Lumpur lapindo ditimbang 250 gram
- Limbah cair ikan ditimbang 750 gram
- Lapindo dicampur dengan limbah cair ikan
f. Tahap Persiapan Elektroda Modifikasi Carbon Cloth
- Carbon cloth dipotong 2 cm x 5 cm sebanyak 32 buah
- Menyambung Ti-wire dengan carbon cloth
- Dedak padi ditimbang 8 gram
- Carbon Powder ditimbang 0,125 gram
- Melarutkan dedak dengan air
- Mengambil air larutan dedak sebanyak 25 ml
- Air larutan dedak dicampur dengan carbon powder
- Mengaplikasikan campuran larutan pada carbon cloth
- Mengeringkan elektroda
IV.4.2 Tahap Persiapan Chamber dan Penanaman Elektroda
a. Tahap Persiapan Chamber (1)
- Carbon cloth 3F/5F modifikasi dicelupkan pada larutan NaCl 0,3 M
- Lumpur lapindo 100%.
- Anoda modifikasi dipasang pada chamber dengan ketinggian 3 cm dari dasar chamber.
- Katoda dipasang pada ketinggian dimana carbon cloth menyentuh permukaan
lumpur.
36
- Penambahan surfaktan 100 ppm.dan tanpa surfaktan pada chamber
b. Tahap Persiapan Chamber (2)
Carbon cloth 3F/5F modifikasi dicelupkan pada larutan NaCl 0,3 M
- Lumpur lapindo + limbah cair perikanan ( 3:1)
- Anoda modifikasi dipasang pada chamber dengan ketinggian 3 cm dari dasar chamber.
- Katoda dipasang pada ketinggian dimana carbon cloth menyentuh permukaan
lumpur.
- Penambahan surfaktan 100 ppm dan tanpa surfaktan pada chamber
c. Tahap Persiapan Chamber (3)
- Carbon cloth 3F/5F modifikasi dicelupkan pada larutan NaCl 0,3 M
- Lumpur lapindo + limbah cair perikanan (1 :1)
- Anoda modifikasi dipasang pada chamber dengan ketinggian 3 cm dari dasar chamber
- Katoda dipasang pada ketinggian dimana carbon cloth menyentuh permukaan
lumpur.
- Penambahan surfaktan 100 ppm dan tanpa surfaktan pada chamber
d.Tahap Persiapan Chamber (4)
- Carbon cloth 3F/5F modifikasi dicelupkan pada larutan NaCl 0,3 M
- Lumpur lapindo + limbah cair perikanan (1 :1)
- Anoda modifikasi dipasang pada chamber dengan ketinggian 3 cm dari dasar chamber
- Katoda dipasang pada ketinggian dimana carbon cloth menyentuh permukaan
lumpur.
- Penambahan surfaktan 100 ppm dan tanpa surfaktan pada chamber
IV.4.3 Tahap Pengukuran dan Analisa
Pada tahap analisa ini dilakukan dengan mengukur dan menghitung parameter-
parameter sebagai berikut :
IV.4.3.1 Tahap Pengukuran Potensial Listrik
1. Mempersiapkan alat Multimeter untuk mengukur tegangan (V) dan arus listrik (I).
2. Eksternal Resistor dihubungkan pada alat Multimeter dan katoda/anoda dengan
konektor (capit buaya )
37
3. Setelah semua rangkaian terhubung dengan alat pengukur, maka proses pengukuran
bisa dimulai
4. Pengukuran dilakukan setiap 1 minggu sekali selama 6 minggu
Hasil pengukuran didapatkan saat angka pada alat ukur stabil. . Dari data kuat arus dan
tegangan, dapat diperoleh nilai power density (mW/m2) yaitu daya per satuan luas
permukaan elektroda. Power density dapat dihitung menggunakan persamaan berikut
(Momoh dkk., 2010)
Dimana I sebagai kuat arus, V sebagai beda potensial dan A adalah luas permukaan
elektroda.
IV.4.3.2 Analisa Jumlah Bakteri
1. Sampel tanah sebanyak 1 gram ditimbang.
2. Sampel diencerkan di dalam tabung reaksi dengan penambahan aquadest hingga 10
ml dengan faktor pengenceran 107
3. Sampel diambil 1 tetes untuk diteteskan diatas permukaan haemocytometer. Lalu,
diamati menggunakan mikroskop dengan pembesaran 400x.
Gambar IV.2 Alat Analisa dan Pengukuran :
(a) Soil Tester ;(b) TDS meter ;(c) Mikroskop dan Haemacytometer
IV.4.3.3 Tahap Analisa Pertumbuhan Komunitas Mikroba pada MFCs
1. Ekstraksi DNA dilakukan sesuai protokol FastDNA® SPIN Kit for Soil.
2. Sekuensing dari DNA yang telah di ekstraksi dilakukan dengan menggunakan
metode NGS (Next Generation Sequencing).
3. Hasil sekuensing diolah dengan software bioinformatic untuk memperoleh
persebaran komunitas mikroba berdasarkan genus
38
39
BAB V ORGANISASI TIM, JADWAL DAN ANGGARAN BIAYA
V.1 Organisasi Tim Peneliti
Tim ini terdiri dari seorang ketua, Dr.Eng. R.Darmawan, ST., MT. dan 1 (satu) orang
anggota yaitu Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M.Eng. serta dua orang mahasiswa. Untuk
mempermudah dan memperlancar dalam menjalankan penelitian ini, ketua peneliti membuat
pembagian tugas dalam organisasi tim sebagai berikut :
a. Ketua tim peneliti bertanggungjawab dan bertugas untuk mengatur, merancang dan
mengembangkan ide penelitian serta mengontrol jalannya penelitian. Selain itu,
pengembangan metode – metode percobaan, penentuan material bahan untuk elektrode,
lokasi dan lama sampling pengukuran juga merupakan tugas dari ketua tim peneliti.
b. Anggota 1, Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M.Eng. bertugas untuk memberikan
masukkan terkait dengan pemanfaatan lumpur sebagai sumber alternatif untuk
menghasilkan energi listrik.
Pada penelitian ini melibatkan 2 (dua) mahasiswa program S1 Teknik Kimia, yaitu
dengan tema skripsi Pengaruh Penambahan Surfaktan Tween 80 pada Peningkatan
Power Density dan Degradasi Limbah Cair Perikanan dalam Reaktor Single Chamber
Microbial Fuel Cells (MFCs) dengan Menggunakan Lumpur Lapindo sebagai Culture
Source dan Analisa Komunitas Mikroba. Selain itu mahasiswa yang terlibat akan
mengajukan Program Kreativitas Mahasiswa Penelitian (PKMP) dengan judul Pemanfaatan
Lumpur Lapindo sebagai Culture Source guna Menghasilkan Biolistrik menggunakan
Microbial Fuel Cells (MFCs) dan Analisa Komunitas Mikroba. Mahasiswa
bertanggungjawab dan bertugas dalam penelitian ini sebagai berikut:
1. Mempersiapkan elektroda yang akan digunakan dalam eksperimen yaitu dengan
melakukan modifikasi elektroda dengan menggunakan dedak padi untuk memperbesar
surface area.
2. Melakukan eksperimen dengan meletakkan elektrode di dalam lumpur, kemudian
mengukur potensial listriknya serta mengukur data-data pendukung lainnya seperti pH.
Selain itu, mahasiswa juga bertanggungjawab untuk menghitung jumlah bakteri di
setiap sampel.
3. Mencatat setiap aktifitas percobaan dalam Logbook Penelitian dan melaporkan hasil
eksperimen kepada ketua setiap satu atau dua minggu sekali.
40
V.2 Jadwal
Dalam pelaksanaan penelitian ini dibuat jadwal sebagai berikut :
No Kegiatan Tahun 2020
Mar Apr Mei Jun Juli Agst Sep Okt Nov
1 Studi literatur lanjutan
2 Persiapan bahan dan
peralatan
3 Preparasi elektroda
4 Perendaman elektrode di
lumpur
5 Pengukuran potensial listrik
6 Pengukuran data-data
7 Penghitungan jumlah
mikroba di lokasi sampel
8 Pembuatan laporan
kemajuan
9 Analisa hasil eksperimen
10 Pembuatan draft seminar
internasional
11 Pelaksanaan seminar
internasional
12 Mempersiapkan dan submit
manuscript ke jurnal
internasional
13 Pembuatan laporan akhir
41
V.3 Anggaran Biaya
No Uraian Kuantitas Harga Satuan Total
1 Bahan Kimia :
NH4NO3 (Amonium Nitrate) 150 gr 60000/ 50 gr 180000
KH2PO3 (Potassium Dihydrogen
Phosphite) 100 gr 55000/ 50 gr 110000
K2HPO4 (di-Potassium Hydrogen
Phosphate) 100 gr 45000/50 gr 180000
MgSO4.7H2O (Magnesium Sulfate
Heptahydrate) 100 gr 20000/50 gr 40000
FeCl3.6H2O (Iron (III) Chloride
Hexahydrate) 100 gr 30000/ 50 gr 60000
CaCl2.2H2O (Calsium Chloride
Dihydrate) 100 gr 25000/ 50 gr 50000
NaNO3 (Sodium nitrate) 100 gr 25000/ 50 gr 50000
FeCl3 (Iron (III) Chloride hexahydrate) 100 gr 100000/ 50 gr 200000
MgSO4 (Magnesium Sulfate) 100 gr 50000/ 50 gr 100000
CaCl2 (Calcium Chloride Dihydrate) 100 gr 55000/ 50 gr 110000
Na2HPO4(di-Sodium Hydrogen
Phosphate) 100 gr 30000/ 50 gr 60000
Yeats Extract 2 1700000 3400000
(NH4)2SO4 (Amonium Sulfate) 100 gr 30000/ 50 gr 60000
NaCl (Sodium Chloride) 300 gr 25000/ 50 gr 150000
H3PO3 (Phosphoric Acid 85%) 200 ml 30000/ 100 ml 60000
CuCl2.6H2O (Cooper (II) Chloride
dihydrate) 100 gr 60000/ 50 gr 120000
CuCl2.2H2O (Cooper (II) Chloride
dihydrate) 100 gr 75000/ 50 gr 150000
MnCl2.4H2O 100 gr 700000/100 gr 700000
ZnCl2 (Zinc Chloride) 100 gr 50000/ 50 gr 100000
D (+) Glucose Anhydrate 100 gr 50000/ 50 gr 100000
Tris.HCL Buffer (pH 8) 1 liter 5000000/ 1 lt 5000000
42
Carbon powder (KB 600) 150 gr 40000/ 50 gr 120000
PVDF(Poly(vinylidene fluoride) 100 gr 3600000/ 100gr 3600000
NMP (N-methyl-2-pyrrolidinone) 500 ml 3600000/500ml 3600000
3 Bahan Material :
Tembaga 40 m 4500 180000
Carbon Cloth (Carbon Felt GF-20) 20 pcs 400000 8000000
4 Reparasi Peralatan dan Analisa :
Multitester dan Data Logger 2 1000000 2000000
SEM (Scanning Electron Microscope) 6 Variabel
300000/Variabe
l 1800000
COD (Chemical Oxygen Demand)
14
Variabel
175000/Variabe
l 2450000
BOD (Biological Oxygen Demand)
14
Variabel
175000/Variabe
l 2450000
TOC (Total Organic Carbon)
14
Variabel
150000/Variabe
l 2100000
Analisa Komunitas Mikroba 2
3.600.000/
sampel 7.200.000
5 Bahan Habis Pakai (ATK) :
Kertas 6 rim 100000 600000
6
Seminar Internasional 1 5000000 5000000
Publikasi jurnal internasional (proof
reading) 1 2000000 2000000
7 Transportasi dan Akomodasi 2 750000 1500000
Pembuatan Laporan (Kemajuan dan
Akhir) 10 200000 2000000
8 Perlengkapan pendukung :
Chamber 10 15000 150000
Solder 1 100000 100000
Beaker glass 5 80000 400000
Spatula 1 30000 30000
Lem epoxy 15 30000 / pasang 450000
43
Multimeter 1 350000 350000
Resin coating 2 50000 / resin 150000
Aquadest 20 L 4000 / l 80000
Total 50.000.000
44
BAB VI DAFTAR PUSTAKA
Adith dan Ricki. 2018. Pemanfaatan Lumpur Lapindo sebagai Culture Source Guna
Menghasilkan Biolistrik dengan Menggunakan Microbial Fuel Cells (mfcs) dan
Analisa Komunitas Mikroba
Agung, F., 2013. Ekstraksi Silika dari Abu Sekam Padi dengan Pelarut KOH, Konversi, 2
(1), pp. 1-8.
Ahmad, H., Kamarudin, S. K., Hasran, U. A., & Daud, W. R. W. (2010), “Overview of
Hybrid Membranes for Direct-Methanol Fuel–Cell Applications”,
Arisandi, P. 2006. Menebar bencana lumpur di Kali Porong. Ecological Observation And
Wetlands Conservation
Aulia dan Gusti ,2016. Pengaruh Optical Density Bakteri Bacillus Subtilis Terhadap
Efisiesi Listrik Microbial Fuel Celslls.Departement Chemical Engineering,
Uiversity State Surabaya.
Allen RM dan Bennetto HP, 1993. Microbial Fuel Cells: Electricity Production from
Carbohydrates. J. Appl. Biochem.Biotechnol, 39: 27-40.
Cae, Kyu-Jung., Choi Mi-Jin., Lee, Jin-Wook., Kim, Kyoung-Yeol., Kim, In S. 2009. “Effect
of different substrates on the performance, bacterial diversity, and bacterial viability
in microbial fuel cells”. Gwangju Institute of Science and Technology ; Elsevier.
Chandrasekhar, K., dan Venkata Mohan, S., 2014. Bio-Electrohydrolysis As A Pretreatment
Strategy To Catabolize Complex Food Waste In Closed Circuitry, 39(22), pp.
11411–11422.
Cholid. 2007. Pengolahan Limbah Industri Pengolahan Ikan Dengan Teknologi Gabungan.
Balai Besar Teknologi Pencemaran Industri
Chou, D.K., Krishnamurthy, R., Randolph, T.W., Carpenter, J.F., Manning, M.C., 2005.
Effects of Tween 20® and Tween 80® on the stability of Albutropin during
agitation. J. Pharm. Sci. 94, 1368-1381.
David. 2014. Study Pendahuluan Pemanfaatan Whey Tahu Sebagai Substrat dan Efek Luas
Permukaan Elektroda Terhadap Sistem MFCs. Journal Sains dan Matematika
Dena Y, Rebaay H. 2018. Effect Of Vitamin And Cells Contruction On Activity Of Microbial
Fuel Cell. Journal of genetic Engineering and Biotechnoloy
Guo, K., D.J. Hassett dan T. Gu. 2012. Microbial Fuel Cells in Power Generation and
Extended Applications. Adv Biochem Engin/Biotechnol. 128, pp. 165–197
Goff, H., 1997. Colloidal aspects of ice cream—A review. International Dairy Journal
45
7, 363-373.
Hoogers, G. 2002. Fuel Cell Technology Handbook.
Ibrahim B, Salamah E, Alwinsyah R. 2014. Pembangkit biolistrik dari limbah cair industri
perikanan menggunakan Microbial Fuel cell dengan jumlah elektroda yang berbeda.
Jurnal Dinamika Maritim. 4 (1): 1-9.
IbrahimB,Erungan.2009. Nilai Parameter Bikinetika Proses Denitrifikasi Limbah Cair
Industri Perikanan Pada Rasio COD/TKN Yang Berbena. Jurnal Pengolahan Hasil
Perikanan Indonesia (12:2); 154-166.
Ibrahim B, Suptijah P, Adjani ZN. (2017). Kinerja Microbial Fuel Cell Penghasil Biolistrik
Dengan Perbedaan Jenis Elektroda Pada Limbah Cair Industri Perikanan . Jurnal
Pengolahan Hasil Perikanan Indonesia. 20(2): 296-304.
Ibrahim B, Trilaksani W, Apriyani D. 2013. Potensi Biolistrik Dari Limbah Cair Industri
Perikanan Dengan Microbial Fuel Cell Satu Bejana. Jurnal Dinamika Maritim. 3(2):
45-55.
Ibrahim B. 2005. Kaji Ulang Sistem Pengolahan Limbah Cair Industri Hasil Perikanan
Secara Biologis Dengan Lumpur Aktif. Buletin Teknologi Hasil Perikanan. 8(1): 31-
41
Idham F, Halimi S, dan Latifah S. 2009. Alternatif Baru Sumber Pembangkit Listrik dengan
Menggunakan Sedimen Laut Tropika Melalui Teknologi Microbial Fuel Cell. Bogor
: Teknologi Hasil Perairan Institut Pertanian Bogor.
Jenicek. 2015. High Performance Acivated Carbon/Carbon Cloth Chatodes For Microbial
Fuel Cells. Biological and Ecological Engineering. Corvallis.97331 USA.
Juniawan, A., Rumhayati, B. dan Ismuyanto, B., 2013. Karakteristik Lumpur Lapindo Dan
Fluktuasi Logam Berat Pb Dan Cu Pada Sungai Porong Dan Aloo. Sains dan
Terapan Kimia, 7(1), pp. 50-59
Kim, B.H, Chang I.S, Gil, G.C, Park H.S, Kim H.J., 2003. Novel BOD sensor using
mediatorless microbial fuel cell. Biotechnol. Lett. 25 , pp. 541–545.
Lai, Janice. 1999. Automated Cell Counting and Characterization. Stanford, CA :
Departement of Mechanical Engineering Stanford University.
46
Li, Zhongjian, Xingwang Zhang dan Lecheng Lei., 2008. Electricity Production During The
Treatment of Real Electriplating Containing Cr6+ Using Microbial Fuel Cell.
Process Biochemistry , 43, pp. 1352 – 1358.
Liu. H. 2008. Microbial Fuel Cells: Novel Anaerobic Biotechnology for Energy Generation
From Wastewater. Anaerobic Biotechnology for Bioenergy Production : Principle
and Appllication S.K. Khanal lowa, Blackwell Publshing: 221-243
Logan E. Bruce, Bert Hamelers, Rene R, Uwe S, Jurg K, Stefano F, Peter A, Willy V dan K.
Rabaey., 2006. Microbial Fuel Cells : Methodology And Technology. 40 (17), pp.
14000-14006
Lovley, D. R., 2006. Bug juice: harvesting electricity with microorganisms. [Erratum to
document cited in CA145:079425]. Nat. Rev. Microbiol., 4, 797.
Novitasari, Deni., 2011. Opimalisasi Kinerja Microbial Fuel Cell (MFC) untuk Produksi
Energi Listrik Menggunakan Bakteri Lactobacillus bulgaricus. Skripsi. Departemen
Teknik Kimia FT Universitas Indonesia
Park, D., dan Zeikus, J., 2002. Impact of electrode composition on electricity generation in a
single-compartment fuel cell using Shewanella putrefaciens. Applied Microbiology and
Biotechnology, 59(1), pp. 58–61.
Peraturan Pemerintah Lingkungan Hidup No 5 tahun 2014. Tentang Baku Mutu Kegiatan
Pengolahan Ikan
Priambodo G. 2011. Technical and social impacts of wastewater from fish processing
industry in kota muncar of indonesia. JATES 1(1): 1-17.
Reddy, L. V., Pradeep Kumar, S., dan Wee, Y.-J., 2010. Microbial Fuel Cells (Mfcs) -A
Novel Source Of Energy For New Millennium. Current Research, Technology And
Education Topics In Applied Microbiology And Microbial Biotechnology, pp. 956–
964.
Rieger MM. 1985. Surfactant in Cosmetics. Surfactant Science Series. New York: Marcel
Dekker, Inc.
Ringeisen, Bradley & Ray, Ricky & Little, Brenda., 2007. A miniature microbial fuel cell
operating with an aerobic anode chamber. Journal of Power Sources. 165. 591-597.
Shukla AK, Suresh P, Berchmans S, dan Rajendran A. 2004. Biological fuel cells and their
applications. J. Current Science, 87, pp. 455-468.
47
Sheats, W. Brad dan Norman C. Foster. 1997. Concentrated Products from Methyl Ester
Sulfonates.(http://www.chemiton.com/papers_brochures./Concentrated_Products.doc.
pdf)
Singh, A., Vanhamme, J., Ward, O., 2007. Surfactants in microbiology and biotechnology:
Part 2. Application aspects. Biotechnology Advances 25, 99-
121.
Suhada,Hendrata. 2001. Fuel Cell Sebagai Penghasil Energi Abad 21. Jurnal Teknik
Supriningsih, Dwi. 2010. Pembuatan Metil Ester Sulfonat (MES) sebagai Surfaktan untuk
EOR. Tesis. Jakarta: Universitas Indonesia.
Swasono, 2012. Sintesis Surfaktan Alkil Poliglikosida Dari Glukosa Dan Dodekanol Dengan
Katalis Asam. Jurnal Teknik Kimia Usu.
Van Hamme JD, Word OP. 2006. Influence of Chemical Surfactants on the Biodegradation
of Crude Oil by Mixed Bacteria Culture. Can J Mikrobiol, 45: 130-7.
Wangsit. 2018. Degradasi Stillage Dengan Menggunakan Teknologi Microbial Fuel Cells
Yang Memanfaatkan Lumpur Lapindo Sebagai Culture Source Dan Pengaruhnya
Kepada Power Density Yang Dihasilkan.
Xuboujun, Fei, He, Zhen, Ge, Zheng. 2015. “Using Microbial Fuel Cells to Treat Raw
Sludge and Primary Effluent for Bioelectricity Generation”. Department of Civil
Engineering and Mechanics; University of Wisconsin - Milwaukee.
47
BAB VII LAMPIRAN
Lampiran I
Biodata Tim Peneliti
1. Ketua
A. Identitas Diri
1 Nama Lengkap Dr.Eng. R. Darmawan, ST., MT., GelK
2 Jenis Kelamin Laki-Laki
3 Jabatan Fungsional Asisten Ahli/ III-B
4 NIP/NIK/Identitas Lainnya 197805062009121001
5 NIDN 0006057810
6 Tempat dan Tanggal Lahir Jakarta, 6 Mei 1978
7 E-mail [email protected]
8 Nomer Telpon / HP 082311459899
9 Alamat Kantor Kampus ITS Sukolilo Surabaya Prodi S1 Teknik
Kimia
10 Nomer Telpon / Faks Tel: (031)-5946240 Fax: (031)-5999282
11 Lulusan yang telah dihasilkan S-1=10 orang
12 MK yang (pernah) diampu 1. Operasi Teknik Kimia II (S1)
2.Sistem Utilitas Pabrik (S1)
3.Pengolahan Limbah Industri (S1)
4.Pengolahan Limbah B3 (S1)
5.Kimia Organik (S1)
6. Mikrobiologi Industri (S1)
7. Proses Perpindahan (S1)
8. Pengendalian Pencemaran Udara (S1)
9. Kimia Analisa (S1)
10. Azas Teknik Kimia (S1)
11. Teknik Energi (S1)
12. Pengendalian Proses (S1)
13. Peralatan Pengendalian Proses (D3)
14. Optimasi Proses (STEM Akamigas, Cepu)
15. Metode Penelitian (S2)
48
B. Riwayat Pendidikan
Program S-1 S-2 S-3 Spesialis
Nama
Perguruan
tinggi
ITS ITS Kumamoto
University,
Jepang
Kumamoto
University,
Jepang
Bidang Ilmu Teknik Kimia Bioteknologi Bioteknologi Groundwater
Environmental
Tahun Masuk
Lulus
1999-2004 2007-2009
(3 semester)
2011 - 2015 2011 - 2015
Judul
Skripsi/Tesis/
Disertasi
Simulasi
Karakteristik
Daya Pada
Pencampuran
Gas-Liquid
Dengan Double
Impeller
Produksi Etanol
Dari Molases
Dalam
Bioreaktor
Packed Bed
Menggunakan
Bakteri
Zymomonas
mobilis Dengan
Teknik
Immobilisasi Sel
Ca- Alginat
Isolation and
Evaluation of
Bacteria
Degrading
Polycyclic
Aromatic
Hydrocarbon
GelK Program:
Learning of
Groundwater and
Planning for
Future Work
Nama
Pembimbing/
Promotor
Dr. Ir. Danawati
HP
Dr. Ir. Tri
Widjaja, M.Eng
Prof. Dr.
Shigeru
Morimura
Prof. Dr. Shigeru
Morimura
C. Pengalaman Penelitian dalam 5 tahun terakhir
No Tahun Judul Penelitian
Pendanaan
Sumber Jumlah
(Juta Rp)
1 2017
Isolation and Identification of the
New Bacteria for PAHs
Degradation
Japan Student
Services Organization
(JASSO)
100
2 2017 Pemanfaatan Lumpur Lapindo Penelitian Doktor 50
49
Sebagai Biolistrik Menggunakan
Microbial Fuel Cells (MFCs)
Dengan Elektroda Ni, Ti Dan
Carbon Cloth
Baru, ITS
3 2016
Pemanfaatan Lumpur Sebagai
Sumber Alternatif Energi Listrik
Dengan Menggunakan Microbial
Fuel Cells (MFCs)
Penelitian Doktor
Baru, ITS 25
4 2011
Peningkatan Produktifitas Etanol
dari Molasses dengan Teknik
Immobilisasi Sel Sistem
Fermentasi-Ektraksi Terpadu:
Eksperimen dan Pemodelan
Strategi Nasional 90
D. Pengalaman Pengabdian Masyarakat dalam 5 tahun terakhir
No Tahun Judul Pengabdian Kepada
Masyarakat
Pendanaan
Sumber Jumlah
(Juta Rp)
1 2017
Penyuluhan Dan Pembuatan
Pupuk Organik Cair (POC) Guna
Memanfaatkan Limbah Air
Kelapa Di Kabupaten Ponorogo
Pengabdian Kepada
Masyarakat Berbasis
Penelitian, ITS
35
2 2017
Studi dan Desain Biodigester
Kotoran Manusia Dan Sapi Untuk
Menghasilkan Biogas Di
Kecamatan Gunem - Kabupaten
Rembang, Jawa Tengah
PT. Semen Indonesia 99
3 2016
Keberlanjutan Operasional Dan
Pengembangan Instalasi Reaktor
Biogas
Pengabdian Kepada
Masyarakat, ITS 15
4 2016
Pelatihan Mikrobiologi dan Aplikasi
di Industri Bagi Guru SMA/ SMK/
MA se- Jawa Timur
Pengabdian Kepada
Masyarakat, ITS 15
50
5 2016 Pelatihan Pengendalian Air
Pendingin
PT. Petrokimia, PT.
Pupuk Kujang 62
6 2016 Pelatihan Korosi dan Proteksi
Katodik
PT.Petrokimia, PT.
Pertamina 70
7 2011 Study of Open Storage Coal Yard PT. Semen Gresik 60
8 2011
Penyuluhan Produsen Tapioka
untuk Mendorong Kemandirian
Industri Kecil
DIKTI 30
E. Publikasi Artikel Ilmiah dalam Jurnal dalam 5 tahun terakhir
No Judul Artikel Ilmiah/ Nama Penulis Nama Jurnal Volume/Nomor/T
ahun
1
Isolation and Evaluation of PAH
Degrading Bacteria
R Darmawan, H Nakata, H Ohta, T
Niidome, K Takikawa, S. Morimura
Journal
Bioremediation &
Biodegradation
6, 3 (2015)
2
Comparative Study of PAHs
Degradation Using Bacteria Grown
on Agar and Gellan Gum Media
R Darmawan, H Nakata, H Ohta, T
Niidome, K Takikawa, S. Morimura
International Journal
Advanced Research 3, 5, (2015)
3
The utilization of Xylocarpus
moluccensis seed oil as biodiesel
feedstock in Indonesia
S Gunawan, R. Darmawan, M
Nanda, AD Setiawan, H Fansuri
Industrial Crops and
Products 52, (2013)
4
Ethanol Production from Molasses
with Immobilized Cells Technique
In Packed Bed Bioreactor by
Extractive- Fermentation
Journal IPTEK-
LPPM-ITS 2010
51
AS Musfil, T Widjaja, A Altway,
R. Darmawan
5
Ethanol Production from
Fermentation of Molasses Using an
Immobilized-Cell Technique in a
Packed Bed Bioreactor
Jurnal Industri, FTI -
ITS 2010
6
Ethanol production from molasses
using immobilized cells Ca-
Alginate and K-Carrageenan by
mutation Z. mobilis in a packed bed
bioreactor
International Journal
of Academic
Research
2010
F. Pemakalah Seminar Ilmiah dalam 5 tahun terakhir
No Nama Pertemuan
Ilmiah/Seminar Judul Artikel Ilmiah
Waktu
dan Tempat
1
The 24th Regional
Symposium on
Chemical Engineering
2017
Organic Fertilizer Potential Using
Aspergillus niger, Pseudomonas
putida and Effective Microorganisms
from Coconut Water Waste in
Ponorogo, East Java – Indonesia
Semarang, 15 – 16
Nopember 2017
2
The 24th Regional
Symposium on
Chemical Engineering
2017
Making Organic Fertilizer Resistant
to Bacterial Leaf Blight Disease for
Grain Crops
Semarang, 15 – 16
Nopember 2017
3
The 3rd
International
Conference on
Chemical
Engineering
Sciences &
Applications 2017
The Utilization of Escheria coli and
Shewanella oneidensis for Microbial
Fuel Cell
Banda Aceh, 20 –
21 September 2017
52
4
The 3rd ISST 2017 –
International Seminar
on Science and
Technology – ITS
Utilization of Lapindo Mud as
Bioelectricity with Microbial Fuel
Cells (MFCs)
Surabaya,
3 August 2017
5
The 3rd International
Seminar Fundamental
and Application
Chemical Engineering
The Use of Mud as an Alternative
Source for Bioelectricity Using
Microbial Fuel Cells
1-3 Nopember
2016, Surabaya-
Indonesia
6
The 2nd Conference
on Innovation and
Industrial Application
The Utilization of Cassava and
Sorghum Flours as A Staple Food In
Indonesia
18 November
2016,
Surabaya-
Indonesia
7
The 3rd International
Symposium on
Fundamental and
Applied Sciences
Degradation of Fluoranthene and
Pyrene with Burkholderia fungorum
sp. Using Two Medium Plates
March 22 - 24,
2015, Osaka -
Japan
8
The 5th GelK
International
Symposium
Isolation and Evaluation of
Mycobacterium gilvum sp. Capable
of Degrading PAHs as a Potential
Strain for Bioremediation
December 1, 2014,
Kumamoto - Japan
9
The 12th International
Symposium on
Cytochrome P450
Biodiversity and
Biotechnology
Degradation of PAHs by
Fluoranthene-Degrading Bacteria
Isolated from Polluted Coastal
Environment
September 24 - 28,
2014,
Kyoto - Japan
10
The 5th World
Congress on
Biotechnology
Biodegradation of PAHs by
Indigenous Strain from Yatsushiro
Sea, Japan
June 25 - 27, 2014,
Valencia - Spain
11
The 8th International
Student Conference
on Advanced Science
and Technology
Isolation and Identification of
Alleged Pyrene-Degrading Bacteria
from Polluted Coastal Environment
December 12 - 13,
2013, Kumamoto -
Japan
12 The 65th SBJ (Society Isolation of Biosurfactant Producing September 18 - 20,
53
for Biotechnology Bacteria from Midorikawa Estuary 2013, Hiroshima-
Japan
G. Karya Buku dalam 5 tahun terakhir
No Judul Buku Tahun Jumlah Halaman Penerbit
-
H. Perolehan HKI dalam 5-10 tahun terakhir
No Judul/ Tema HKI Tahun Jenis Nomor P/ID
I. Aktifitas Profesional
Tahun Jenis Aktifitas Penyelenggara Tema/ Judul
2017
Follow-up Research
Fellowship di
Kumamoto
University
Japan Student Services
Organization (JASSO)
Isolation and
identification of the
new bacteria for
PAHs degradation
2017
Keynote Speaker
pada International
Guest Lecture
Saga University,
Saga, Japan
The Use of Lapindo
Mud as a Potential
Bioelectricity with
Microbial Fuel Cells
2017
Keynote Speaker
pada International
Guest Lecture
National Institute
Technology (NIT) –
Wakayama College, Gobo,
Wakayama, Jepang
International
Academic
Atmosphere
2013 International
Internship
The University of Tokyo,
Tokyo, Jepang
Bioremediation at
Field Scale
2012 International
Internship
Balai Teknologi
Lingkungan (BTL), BPPT,
Serpong, Indonesia
Bioremediation and
Phytoremediation at
Laboratory Scale
54
J. Organisasi Profesi
Tahun Nama Organisasi Alamat Organisasi Nomor
Anggota
2013 -
sekarang
The Society for
Biotechnology, Japan
(SBJ)
Faculty of Engineering,
Osaka University 2-1,
Yamadaoka, Suita, Osaka
565-0871, Japan
014953
2017 -
sekarang
Persatuan Insinyur
Indonesia (PII) Jakarta
masih proses
Demikian curriculum vitae ini saya buat dengan sebenar-benarnya.
Surabaya, 5 Maret 2020
Hormat saya,
Dr.Eng. R. Darmawan, ST., MT., GelK
55
2. Anggota
a. Nama Lengkap : Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M.Eng.
b. Jenis Kelamin : Perempuan
c. NIP : 195907301986032001
d. Fungsional/Pangkat/Gol. : Lektor Kepala/Pembina/IVa
e. Jabatan Struktural : Kepala Laboratorium Pengolahan Limbah
f. Bidang Keahlian : Pengolahan Limbah Industri
g. Fakultas/Departemen : Teknologi Industri/Teknik Kimia
h. Perguruan Tinggi : ITS
i. Alamat Rumah dan No. Telp. : Jl. Gianyar IV Blok C2 No 29, Purimas
Surabaya, HP. 081357266417
j. Riwayat penelitian
Tahun Judul Penelitian Lokasi
2010
Penggunaan Teknologi Hidrothermal dan Ultrasonik untuk
Generasi Alkohol Sebagai Sumber Energi Alternatif
Terbarukan
Indonesia
2011
Pengaruh Mikroorganisme Azotobacter chrococcum dan
Bacillus megaterium Terhadap Pembuatan Kompos Limbah
Padat Digester Biogas dari Enceng Gondok (Eichornia
crassipes)
Indonesia
k. Riwayat pengabdian
Tahun Pengabdian/ Project Tempat
2012
Penanganan Limbah B3 & Biological
Wastewater Treatment dengan British Petroleum
– Tangguh
Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS
2014
Pelatihan Pengolahan dan Pengendalian Limbah
Industri dan B3, Kerjasama Jurusan Teknik
Kimia FTI-ITS – PT Semen Padang
Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS
2015
Pelatihan Pengolahan dan Pengendalian Limbah
Industri dan B3, Jurusan Teknik Kimia dengan
Industri di Seluruh Indonesia
Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS
56
l. Publikasi ilmiah
Tahun Judul Penerbit/ Jurnal
2015
Separation of Heavy Metals Copper (Cu) and Nickel
(Ni) from Industrial Wastewater by Adsorption Using
Chitosan Shrimp Shell
Canadian Center of
Science and
Education
2015
Synthesis of Mesoporous Silica with Controlled
Structure from Bagasse Ash as a Silica Source,
Colloids and Surface A: Physicochemical and
Engineering Aspects
476, (2015), 1-7,
ISSN 0927 – 7757
2015
Bioremediation of soil contaminated with native
,polycyclic aromatic hydrocarbons from unburnt coal
using an in-vessel composting method
Bioremediation
Journal,20:2,98-107
m. Paten
Tahun Judul Diterbitkan sebagai
57
SURAT PERNYATAAN KESEDIAAN
ANGGOTA TIM PENELITIAN
Yang bertanda tangan di bawah ini kami:
Nama : Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M.Eng.
NIP : 195907301986032001
Departemen / Fakultas : Teknik Kimia / FTI-RS
Menyatakan bersedia untuk melaksanakan tanggung jawab sebagai anggota tim penelitian:
Judul Penelitian : Pengaruh Penambahan Surfaktan Tween 80 Pada Produksi
Biolistrik Dan Degradasi Limbah Cair Perikanan Menggunakan
Teknologi Microbial Fuel Cells Single Chamber (MFC-SC)
Ketua Tim Peneliti : Dr. Eng. R. Darmawan, ST., MT.
dengan tugas : untuk memberikan masukkan terkait dengan pemanfaatan lumpur sebagai
sumber alternatif untuk menghasilkan energi listrik.
Surat pernyataan ini kami buat dengan sebenarnya untuk digunakan seperlunya.
Surabaya, 5 Maret 2020
Yang membuat pernyataan
Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M.Eng.
58
DAFTAR RIWAYAT HIDUP MAHASISWA 1
Nama : Atha Pahlevi Putra
Tempat, tanggal lahir : Jember, 25 April 2000
Jenis Kelamin : Laki-laki
Umur : 20 Tahun
Agama : Islam
Alamat : Keputih 1D no 48E
Sukolilo, Surabaya 60111
Status : Belum Menikah
Telepon : 0821623163
Email : [email protected]
Formal
2004 - 2010 : SD N Jember Lor 1
2010 - 2013 : SMP N 2 Jember
2013 - 2016 : SMA N 1 Jember
2016 - sekarang : S1 Teknik Kimia FTI-RS - ITS
Staff Pengembangan Sumber Daya Manusia BEM FTI-ITS (2017-2018)
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Data Pribadi
Latar Belakang Pendidikan
Riwayat Organisasi
59
DAFTAR RIWAYAT HIDUP MAHASISWA 2
Nama : Ali Fikri
Tempat, tanggal lahir : Rembang, 10 September 1998
Jenis Kelamin : Laki-Laki
Umur : 22 Tahun
Agama : Islam
Alamat : Jl. Raci Rt02 Rw04 No.25
Benowo Surabaya 60195
Status : Belum Menikah
Telepon : 081216585772
Email : [email protected]
Formal
2004 - 2010 : SDN Babat Jerawat 1/118
2010 - 2013 : SMPN 2 Surabaya
2013 - 2016 : SMAN 12 Surabaya
2016 - sekarang : S1 Teknik Kimia FTI-RS - ITS
Staff Dana Usaha KINI TEKNIK KIMIA (2017-2018)
Staff Departemen Kewirausahaaan HIMATEKK FTI-ITS (2017-2018)
Staff Kementrian Aksi dan Propaganda BEM-ITS (2018-2019)
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Data Pribadi
Latar Belakang Pendidikan
Riwayat Organisasi
DATA USULAN DAN PENGESAHAN
PROPOSAL DANA LOKAL ITS 2020
1. Judul Penelitian
PENGARUH PENAMBAHAN SURFAKTAN TWEEN 80 PADA PRODUKSI BIOLISTRIK DAN DEGRADASI LIMBAH CAIR PERIKANAN MENGGUNAKAN TEKNOLOGI MICROBIAL FUEL CELLS SINGLE CHAMBER (MFC-SC)
Skema : PENELITIAN LABORATORIUM
Bidang Penelitian : Energi Berkelanjutan
Topik Penelitian : Bio-based Energy
2. Identitas Pengusul
Ketua Tim
Nama : Dr.Eng. Raden Darmawan S.T., M.T.
NIP : 197805062009121001
No Telp/HP : 082311459899
Laboratorium : Laboratorium Pengolahan Limbah Industri
Departemen/Unit : Departemen Teknik Kimia
Fakultas : Fakultas Teknologi Industri dan Rekayasa Sistem
Anggota Tim
No Nama Lengkap Asal Laboratorium Departemen/UnitPerguruan
Tinggi/Instansi
1Dr.Eng. Raden
Darmawan S.T., M.T.
Laboratorium Pengolahan Limbah
Industri
Departemen Teknik Kimia
ITS
2Dr. Ir. Sri
Rachmania Juliastuti M.Eng
Laboratorium Pengolahan Limbah
Industri
Departemen Teknik Kimia
ITS
3. Jumlah Mahasiswa terlibat : 2
4. Sumber dan jumlah dana penelitian yang diusulkan
a. Dana Lokal ITS 2020 : 50.000.000,-
b. Sumber Lain : 0,-
Jumlah : 50.000.000,-
Tanggal Persetujuan
Nama Pimpinan Pemberi
Persetujuan
Jabatan Pemberi Persetujuan
Nama Unit Pemberi
PersetujuanQR-Code
09 Maret 2020
Prof. Dr. Ir. Tri Widjaja M.Eng.
Kepala Pusat Penelitian/Kajian/Unggulan
Iptek
Kepala Pusat Penelitian
Energi Berkelanjutan
09 Maret 2020
Agus Muhamad Hatta , ST, MSi,
Ph.DDirektur
Direktorat Riset dan Pengabdian
Kepada Masyarakat