Dari model-model prototype MFC yang sudah dibahas terlihat bahwa dengan desain seperti itu tidak menunjukkan potensi yang nyata sebagai energi alternatif. Hal ini dikarenakan banyaknya daya listrik yang dihasilkan tidak sebanding dengan biaya yang dikeluarkan. Jika dihitung biaya yang dibutuhkan untuk per kWh listrik yang dibutuhkan, biaya tersebut dinilai lebih mahal daripada konvensional. Padahal fungsi dari energi alternatif yaitu untuk dapat menggantikan yang konvensional. Hal ini bukan berarti bahwa teknologi ini dinilai gagal, namun perlu adanya pengembangan lebih lanjut. Prototype yang telah dibahas nampaknya mempunyai beberapa kekurangan. Dilihat dari desain kompartemen bentuk kubus dan botol, tidak terdapat saluran untuk menambah nutrisi untuk bakteri pada sisi anoda dan untuk membuang kelebihan gas hidrogen pada katoda. Penambahan saluran ini dibutuhkan untuk menjaga pH dan EH pada setiap kompartemen agar sistem pada MFC dapat bekerja secara berkelanjutan. Gambar 15 (mengalami penggubahan dengan penambahan informasi) merupakan skema cara kerja dan desain MFC dengan tambahan saluran effluent.
Gambar 15 Skema cara kerja dan desain MFC dengan saluran tambahan (Venkata et al. 2013)
19
Model-model yang telah dibahas merupakan sebuah prototype, yang merupakan dasar desain. Walaupun hasil yang telah ada tidak memuaskan, model tersebut dapat menjadi acuan untuk model-model berikutnya yang akan dikembangkan. Dari berbagai model prototype yang dibahas, model tubular mempunyai potensi yang lebih bagus karena sistem di dalam reaktor yang dinamis seperti Gambar 15 sehingga kontrol pH dan EH dapat terjadi secara natural.
Adapun konsep dari tipe air-cathode yang diperbanyak quantitasnya menjadi tipe stacked MFC. Analisis sementara, aki dapat didaur ulang dan berubah menjadi stacked MFC dengan mengganti larutan H2SO4 menjadi larutan kultur murni Shewanella oneidensis MR-1 yang merupakan bakteri pereduksi logam di antaranya unsur logam Pb. Limbah pembuangan juga dapat digunakan dengan asumsi bahwa di dalam limbah pembuangan terdapat bakteri jenis Shewanella. Konsep komponen anoda, katoda, dan zat pemisah elektroda serta model susunan pada keduanya terdapat kemiripan. Kesamaan susunan tersebut dapat dilihat pada Gambar 16 dan 17 di bawah ini. Permasalahannya selama ini belum ada yang menguji coba mendaur ulang aki bekas menjadi stacked MFC, tindakan ini dapat mengurangi pencemaran lingkungan secara signifikan karena aki bekas termasuk limbah B3.
Keterangan: 1. Terminal posititf 2. Terminal negatif 3. Katup 4. Penghubung 5. Tutup 6. Larutan 7. Pemisah unsur 8. Pemisah plat 9. Plat anoda 10.Plat katoda 11.Wadah Keterangan: 1. Anoda
2. Cation exchange membrane 3. Katoda
4. Pemisah rubber sheet Gambar 16 Komponen aki
(Anonimous 2014)
Gambar 17 Komponen stacked MFC (Aelterman et al. 2006)
20
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Prototype yang telah dibahas belum menunjukkan prospek yang baik untuk aplikasi langsung, masih perlu pengembangan agar dihasilkan satuan listrik yang lebih besar sehingga menjadi ekonomis. Model prototype yang mempunyai potensi lebih baik ialah tipe tubular. Substrat yang dapat dipilih adalah glukosa dan limbah rumah tangga. Elektroda yang terbaik adalah tipe brush. Jenis catholyte yaitu permanganat. Sementara itu dikatakan bahwa penggunaan membran tersebut tidak terlalu diperlukan.
Saran
Teknologi ini perlu pengembangan lagi agar dapat digunakan sebagai energi alternatif massal. Penggunaan aki bekas sebagai reaktor dengan konsep tipe stacked MFC dapat dipertimbangkan penggunaannya.
DAFTAR PUSTAKA
[Anonimous]. 2014. Komponen di dalam Aki di akses pada tanggal 20 Mei 2014 di www.shopanddrive.com
Aelterman P, Rabaey K, Pham HT, Boon N, dan Verstraete W. 2006. Continuous Electricity Generation at High Voltages and Current Using Stacked Microbial Fuel Cells. Environmental Science & Technology, Vol 40 No 10, pp 3388-3394
Choi Y, Jung E, Park H, Park SR, Jung S, dan Kim S. 2004. Construction of Microbial Fuel Cell Using Thermophilic Microorganism, Bacillus Licheniformis and Bacillus Thermoglucosidasius. Bull. Korean Chemical Society, Vol 25 No 6, pp 813-818
Chauduri SK dan Lovley DR. 2003. Electricity Generation by Direct Oxidation of Glucose in Mediator-less Microbial Fuel Cells. Nature Biotechnology, Vol 21 No 10, pp 1229-1232
Idham F. 2010.Potensi Sedimen Air Laut Perairan Teluk Jakarta sebagai Substrat Sediment-Microbial Fuel Cell. Skripsi. Institut Pertanian Bogor: Bogor Ieropulos I, Melhuish C, Greenman J, dan Horsfield I. 2005. EcoBot II : Artificial
Agent with a Natural Metabolism. Journal of Advanced Robotic Systems, Vol 2 No 4, pp 295-300
Jang JK, Pham TH, Chang IS, Kang KH, Moon H, Cho KS, dan Kim BH. 2004. Construction and Operation of a Novel Mediator- and Member-Less Microbial Fuel Cell. Process Biochemistry, Vol 39 No 8, pp 1007-1012 Karmakar S, Kundu K, dan Kundu S. 2010. Design and Development of
Microbial Fuel Cells.A Méndez–Vilaz (Ed.).Current Research, Technology and Education Topics in Applied Microbiology and Microbial Biotechnology. Formatex, pp 1029-1030
Kim JR, Jung SH, Regan JM, dan Logan BE. 2007. Electricity Generation and Microbial Community Analysis of Alchohol Powered Microbial Fuel Cells. Bioresource Technology. Vol 98 No 13, pp 2568- 2577
Kim IS, Chae KJ, Choi MJ, dan Verstraete W. 2008. Microbial Fuel Cells: Recent Advances, Bacterial Communities and Application Beyond Electricity Generation. Environmental Engineers Resources, Vol 13 No 2, pp 51-65 Logan BE, Hamelers B, Rozendal R, Schroder U, Keller J, Freguia S, Aeltenman
P, Verstraete W, dan Rabaey K. 2006. Microbial Fuel Cells: Methodology and Technology. Environmental Science & Technology. Vol 40 No 17, pp 5181-5192
Logan BE. 2008. Microbial Fuel Cells. A John Wiley & Sons Inc., Publication: United State of America, pp 28, 29, 61-64, 77
Lovley DR. 2008. The Microbe Electric: Conversion of Organic Matter to Electricity. Current Opinion in Biotechnology, Vol 19, pp 1-8
Liu H, Ramnarayanan R. dan Logan BE. 2004. Production of Electricity During Wastewater Treatment Using a Single Chamber Microbial Fuel Cell. Environmental Science & Technology. Vol 38 No 7, pp 2281-2285
Liu H, Cheng S, dan Logan BE. 2005. Production of Electricity from Acetate or Butirate Using a Single Chamber Microbial Fuel Cell. Environmental Science & Technology. Vol 39, pp 658-662
22
Min B, Cheng S, dan Logan BE. 2005. Electricity Generation using Membran and Salt Bridge Microbial Fuel Cells. Water Research, Vol 39, pp 1675-1686 Moon H, Chang IS, dan Kim BH. 2006. Continuous Electricity Production from
Artificial Wastewater Using a Mediator-less Microbial Fuel Cell. Bioresources and Technology, vol 97 no. 4, 621-627
Park DH dan Zeikus JG. 2003. Improved Fuel Cell and Electrode Design for Producing Electricity from Microbial Degradation. [Abstrak]. Biotechnology and Bioengineering, Vol 81, pp 348
Rabaey K, Lissen G, Siciliano SD, dan Verstraete W. 2003. A Microbial Fuel Cell Capable of Converting Glucose to Electricity at High Rate and Efficiency. Biotechnology Lett, Vol 25 No 18, pp 1531-1535
Rabaey K, Clauwaert P, Aelterman P, dan Verstaete W. 2005. Tubular Microbial Fuel Cells for Efficeint Electricity Generation. Environmental Science & Technology, Vol 39 No 20, pp 8077-8082
Venkata MS, Veer RS, Sarma PN, dan Peri D. 2008. Integrated Function of Microbial Fuel Cell (MFC) as Bio-electrochemical Treatment System Associated with Bioelectricity Generation Under Higher Substrate Load. Biosensors and Bioelectronics, October 2008, pp 7
Venkata MS, Srikanth S, Velvizhi G, dan Babu ML. 2013. Microbial Fuel Cells for Sustainable Bioenergy Generation: Principles and Perspective Applications. Biofuel Technologies, Vol 106 pp 335-368
Watson JV dan Logan BE. 2010. Power Production in MFCs Inocullated with Shewanella oneidensis MR-1 or Mixed Cultures. Biotechnology and Bioengineering, Vol 105 No 3, pp 489-498
You S, Zhao Q, Zhang J, Jiang J, dan Zhao S. 2006. A Microbial Fuel Cell Using Permanganate as the Cathodic Electron Acceptor. Power Source. Vol 162, pp 1409-1415
Zheng X, Cheng S, Liang P, Huang X, dan Logan BE. 2011. Scalable Air Cathode Microbial Fuel Cells using Glass Fiber Separators, Plastics Mesh Supporters, and Graphite Fiber Brush Anode. Bioresource Technology, Vol 102, pp 372-375
23
LAMPIRAN
Lampiran 1 Daftar harga alatLampiran 2 Jenis-jenis membran dan performanya
Jenis membran Ketebalan (cm) Hambatan dalam (Ω) Tenaga listrik maksimum (mW/m2) Tipe botol Tipe kubus Tipe botol Tipe kubus Nafion 0,019 1272 84 38 514
Simple CEM (CMI-7000) 0,046 1308 84 33 480
Salt Bridge 5 (Ø1,3cm) 19920 - 2,2 -
Barang Harga
Carbon plate Rp 90.000 / buah*
Carbon bar Rp 700.000 – 3.000.000 / buah*
Carbon rod Rp 5.000 – 80.000/buah*
Carbon powder Rp 4.000 – 6000/kg*
Carbon granule Rp 60.000/kg
Carbon brush Rp 400-2000/set*
Graphite bar Rp 1.000 – 60.000/buah*
Graphite rod Rp 5.000 -60.000/buah*
Graphite powder Rp 5.000 – 20.000/kg*
Graphite granule Rp 5.000 – 10.000/kg
Graphite plate Rp 39.000 - 63000/kg*
Graphite brush Rp 1.000-100.000/buah*
Acrylic lembaran Rp 240.000/lembar
Acrylic tabung Rp 2.200.000
Lem acrylic 150ml Rp 40.000
Glass wool Rp 240.000/roll
Glass bead Rp 25.400/kg
Nafion Rp 10.000.000*
Simple CEM (CMI-7000) Rp 800.000*
Salt Bridge Rp 5.000
Keterangan : *) harga yang tercantum merupakan hasil perhitungan prediksi dan pembulatan dengan asumsi harga alat dan bahan tidak berubah signifikan di pasaran (asumsi bahwa kurs
24
Lampiran 3 Komunitas mikoorganisme pada kultur campuran
Inokulum Substrat Komuniti
Sedimen sungai Glukosa + asam glutamat
65% : Alphaproteobacteria; 21% : Betaproteobacteria; 3% :
Gammaproteobacteria; 8% : Bacterioidetes; 3% : lainnya Sedimen sungai Air Sungai 11% : Alphaproteobacteria; 46% :
Betaproteobacteria; 13% : Gammaproteobacteria; 13% : Deltaproteobacteria; 9% : Bacteroidetes; 8% : lainnya
Sedimen air laut Sistein Gammaproteobacteria (40% Shewanella affinis KMM), Vibrio spp., dan
Pseudomonas spp. Limbah pembuangan Asetat 24% : Alphaproteobacteria; 7% : Betaproteobacteria; 21% : Gammaproteobacteria; 21% : Deltaproteobacteria; 27% : lainnya Limbah pembuangan
Zat pati 36% : tidak teridentifikasi; 20% : Alphaproteobacteria; 25% : Betaproteobacteria; 19% :
Cytophaga+Fleibacter+Bacteriorides Sumber : Logan (2008)
25
RIWAYAT HIDUP
Penulis bernama lengkap Sheilla Riandanny Poetri Hariyanto. Penulis lahir di Surabaya pada tanggal 08 Juni 1990. Penulis merupakan anak pertama dari dua bersaudara dari Bapak Hariyanto dan Ibu Noor Aqoba Fauzan. Mulai Sekolah Dasar hingga Sekolah Menengah Atas, penulis terdaftar di sekolah negeri di kota Surabaya. Setelah penulis lulus dari SD Negeri Dr. Soetomo 8 Surabaya, melanjutkan pendidikan masuk SMP Negeri 1 Surabaya dan lulus pada tahun 2005. Pada tahun 2008, lulus dari SMA Negeri 2 Surabaya, lalu masuk Institut Pertanian Bogor melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB). Penulis masuk departemen Ilmu Tanah dan Sumberdaya Lahan yang terdapat di Fakultas Pertanian. Kegiatan non-akademik yang pernah penulis jalani adalah mengikuti Uni Konservasi Fauna dan Azimuth. Penulis juga aktif dalam berbagai kepanitiaan, seperti: SOILIDARITY (Soil, Art and Charity), Masa Pengenalan Departemen (Horizon 46) sebagai Divisi Komisi Disiplin (Komdis) pada tahun 2010. Penulis pun mempunyai kegiatan di luar kegiatan kampus yaitu sebagai guru privat dan penerjemah buku.