DITUMBUHKAN DI LIMBAH CAIR KELAPA SAWIT
2. KAJIAN LITERATUR DAN PEGEMBANGAN HIPOTESIS
Ba Biodiesel dapat dibuat dari minyak nabati maupun lemak hewan. Namun yang paling umum digunakan sebagai bahan baku pembuatan biodiesel adalah minyak nabati. Minyak nabati dan biodiesel tergolong ke dalam kelas besar senyawa-senyawa organik yang sama, yaitu kelas ester asam lemak. Akan tetapi, minyak nabati adalah triester asam lemak dengan gliserol, atau trigliserida, sedangkan biodiesel berupa monoester asam-asam lemak dengan metanol. Perbedaan wujud molekuler ini memiliki beberapa konsekuensi penting dalam penilaian keduanya sebagai kandidat bahan bakar mesin diesel:
Minyak nabati (yaitu trigliserida) mempunyai berat molekul besar, jauh lebih besar dari biodiesel (yaitu metil ester). Akibatnya, trigliserida relatif mudah mengalami perengkahan (cracking) menjadi aneka molekul kecil, jika terpanaskan tanpa kontak dengan udara (oksigen)
Minyak nabati memiliki kekentalan (viskositas) yang jauh lebih besar dari minyak diesel/solar maupun biodiesel, sehingga pompa penginjeksi bahan bakar di dalam mesin diesel tak mampu menghasilkan pengkabutan (atomization) yang baik ketika minyak nabati disemprotkan ke dalam kamar pembakaran
Molekul minyak nabati relatif lebih bercabang dibanding ester metil asam-asam lemak. Akibatnya, angka setana minyak nabati lebih rendah daripada angka setana ester metil. Angka setana adalah tolok ukur kemudahan menyala/terbakar dari suatu bahan bakar di dalam mesin diesel (Soerawidjaja, 2006).
Di luar perbedaan yang memiliki tiga konsekuensi penting di atas, minyak nabati dan biodiesel sama-sama berkomponen penyusun utama (≥ 90% berat) asam-asam lemak. Pada kenyataannya, proses transesterifikasi minyak nabati menjadi ester metil asam-asam lemak, memang bertujuan memodifikasi minyak nabati menjadi produk (yaitu biodiesel) yang berkekentalan mirip solar, berangka setana lebih tinggi, dan relatif lebih stabil terhadap perengkahan (Soerawidjaja, 2006).
Biodiesel merupakan metil ester atau etil asam lemak terbuat dari minyak sayur (edible dan nonedible) atau lemak hewan.Biodiesel dapat diproduksi dari berbagai macam bahan baku. Bahan baku meliputi minyak nabati yang paling umum(misalnya, kedelai,biji kapas, kelapa,kacang, lobak/kanola, bunga matahari, safflower, kelapa, jarak) dan lemak
139
hewan serta limbah minyak goreng (Knothe et al., 2005).Biodiesel dapat dicampur dengan diesel mineral untuk menciptakan campuran biodiesel atau dapat digunakan dalam bentuk yang murni. Sama seperti minyaksolar, biodiesel beroperasi dikompresi pengapian(diesel) mesin, dan pada dasarnya memerlukan modifikasi mesin sangat sedikit atau tidak karena biodiesel memiliki sifat yang mirip dengan dieselmineral. Penggunaan biodiesel pada mesin diesel konvensional berpengaruh penting dalam pengurangan emisi hidrokarbon yang tidak terbakar, karbon monoksida, dan partikulat (Pandey, 2009).
Emulsifier
Emulsi merupakan suatu campuran koloid hasil dispersi dua cairan yang tidak dapat bercampur.Emulsi yang stabil memerlukan adanya zat ketiga sebagai penstabil, disebut dengan emulsifier atau agen pengemulsi (Karsa, 2006).Kestabilan emulsi dapat dilakukan oleh emulsifier karena struktur molekulnya yang khas, adanya gugus hidrofobik atau gugus yang mempunyai tarikan yang sangat kecil terhadap air dan juga gugus hidrofilik yang tarikannya sangat kuat terhadap air. Kekhasan sruktur ini disebut struktur ampifilik.
Menurut Schmiedel dan von Rybinski (2006),sistem kerja emulsifier dapat diterangkan dari bentuk molekulnya yang dapat terikat baik pada minyak maupun air. Emulsi terbagi menjadi 2: minyak terdispersi dengan air (o/w) dan air terdispersi dalam minyak (w/o). Bila emulsifier lebih terikat atau lebih larut dalam minyak maka dapat membantu terjadinya dispersi air dalam minyak sehingga terjadi emulsi w/o. Sebaliknya, bila emulsifier lebih terikat pada air terjadilah emulsi o/w.
-Emulsi SFAE
Struktur molekul SFAE diperkirakan seperti Gambar 1merupakan salah satu jenis emulsifier yang sering diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari seperti pada makanan, farmasi, deterjen, dan kosmetik. Emulsifier ini termasuk non ionik, biodegradable, dan non toxic (Devulapalle dkk, 2004; Becerra dkk, 2008).
SFAE disintesis dengan menggunakan proses esterifikasi di mana karbohidrat sebagai asam karboksilat dan asam lemak sebagai raw material bereaksi membentuk ester dan air dengan beberapa penambahan katalis untuk mempercepat terjadinya reaksi (Hill dan Rhode, 1999).
Gambar 1. Struktur SFAE dalam di- ester
3. METODE PENELITIAN
Penelitian tentang potensi produksi lipid dan karbohidrat dari mikroalga yang dibiakkan dalam limbah cair agroindustri secara biorefinery yang dilaksanakanpada tahun pertama dapat dilihat pada Gambar 2. Rangkaian penelitian akan dilaksanakan secara bertahap meliputi:
140 • Optimasi kinetika produksi mikroalga potensial yang dibiakkan dalam limbah cair kelapa
sawit dengan pemodelan matematis
• Studi kinetika penurunan COD limbah cair kelapa sawit dengan berbantukan mikroalga
• Proses esterifikasi in situ produksi biodisel dari mikroalga berbantukan gelombang mikro
• Proses hidrolisis asam residu mikroalga berbantukan gelombang mikro
• Analisis asam lemak dan hidrokarbon dari mikroalga
• Penyusunan draft paten, publikasi dan laporan
Secara skematik pelaksanaan tahapan-tahapan penelitian disajikan pada Gambar 10.
Gambar 2. Diagram tulang ikan kegiatan penelitian
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Tiga jenis mikroalga, Spirulina platensis, Chlorella vulgaris, Dunaliella salina, dikultivasi di media yang mengandung konsentrasi POME yang berbeda. Mikroalga Spirulina platensis umumnya digunakan untuk pakan dan suplemen. Chlorella vulgaris memiliki karakteristik lipid yang tinggi dan tahan dibiakkan di limbah. Sedangkan Dunaliella salina umumnya memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi.
(a)
(b)
(c)
Gambar 3. Profil Pertumbuhan (a) Spirulina platensis (b) Chlorella vulgaris dan (c) Dunaliella salina pada media kontrol ( ), 10% v/v POME (∆), 30% v/v POME (◊) dan 50%
v/v POME ( )
Pada Gambar 3 dan Tabel 1 menunjukkan bahwa produksi biomasa semakin menurun seiring penambahan limbah POME. Biomasa tertinggi diperoleh pada media kontrol. Pada 10, dan 30% POME, S. platensis dan C. vulgaris dapat menjaga produksi hampir sama seperti kontrol. Hal ini mengindikasikan bahwa POME dapat menghambat pertumbuhan mikroalga karena penetrasi cahaya yang semakin berkurang, dan kandungan karbon organik yang
141
tinggi. Sehingga media kultivasi dapat membentuk kondisi miksotrofik. Azimatun Nur dan Hadiyanto (2015) menyatakan bahwa C. vulgaris dapat tumbuh baik dalam limbah POME dalam keadaan miksotrofik
Namun demikian, biomasa D. salina turun signifikan ketika POME ditambahkan ke dalam media. Hal ini berbeda dari laporan Kadhkhodaei dkk (2015) yang menyatakan bahwa biomasa D. salina meningkat ketika dibiakkan dalam kondisi miksotrofik.
Untuk Tabel 1, laju pertumbuhan menurun seiring penambahan POME, kecuali pada C. vulgaris. Hal ini mengindikasikan bahwa mikronutrisi yang terkandung dalam 10 dan 30% POME cenderung cocok digunakan untuk pertumbuhan.. Namun, laju pertumbuhan menurun ketika 50% v/v POME ditambahkan. Kandungan karbon organik yang tinggi mungkin dapat menjadi inhibitor Abreau dkk (2012) mencatat bahwa C. vulgaris pada kondisi miksotrofik memberikan laju pertumbuhan tinggi dibanding kondisi autotrofik. Sementara Kamyab dkk,( 2014; 2016) melaporkan bahwa POME di atas 500 mg/L dapat menghambat pertumbuhan.
Table 1. Parameter mikroalga di konsentrasi POME berbeda
Efek gelombang mikro terhadap hidrolisis karbohidrat
Gelombang mikro dapat membantu meningkatkan yield glukosa pada hidrolisis dibandingkan dengan metode konvensional (Gambar 4). Hermiati dkk (2012) melaporkan bahwa gelombang mikro dapat mempengaruhi hidrolisis polimer pati.
Gambar 4. Glucose yield versus waktu pada 70% power microwave hydrolysis asam untuk Dunaliella salina ( ), Chlorella vulgaris ( ), Spirulina platensis ( ), and hydrolysis konvensional Dunaliella salina ( ).
Zhao dan Monteiro (2008) juga melaporkan bahwa pemanasan-microwave dapat meningkatkan hidrolisis dinding bakteri menjadi karbohidrat karena gelombang mikro mampu menyearahkan dan mempercepat tumbukan antar partikel di dalam sel sehingga sel mudah pecah.
Berdasarkan ketiga jenis mikroalga, waktu optimum diperoleh dari S. platensis pada waktu 6 menit. Sementara C. vulgaris dan D. salina pada 8 menit. Sebagian besar jenis mikroalga memiliki dinding yang tebal sehingga membutuhkan energi untuk memecahnya (Vanthoor-Koopmans, 2013). C. vulgaris dan Dunaliella umumnya memiliki dinding sel yang kokoh (Domozych, dkk 2012). Sementara S. platensis tidak memiliki lignin dalam dinding selnya (Babadzahov dkk, 2004). Semakin tebal dinding sel mikroalga, semakin tinggi energi yang dibutuhkan untuk memecah, sehingga prereatmentnya semakin lama (Markou dkk, 2013).
142
Penambahan POME dapat membentuk kondisi miksotrofik bagi mikroalga, yakni kondisi di mana mikroalga memanfaatkan cahaya dan karbon organik sebagai sumber energi. Selain itu penambahan POME juga dapat mengubah rasio karbon dan nitrogen (C/N) di dalam media (Hadiyanto dan Azimatun Nur, 2013; Azimatun Nur dan Hadiyanto, 2015). Kondisi ini juga mempengaruhi mikroalga untuk mengakumulasi lipid atau karbohidrat sebagai stock energi (Widjaja dkk, 2009; Dragone dkk, 2011). Berdasarkan Tabel 1, penambahan POME sampai 30% v/v tidak mempengaruhi lipid atau karbohidrat untuk C. vulgaris secara tidak langsung (P>0,05). Namun karbohidrat tertinggi diperoleh pada 10% v/v dan lipid tertinggi diperoleh pada 30% v/v POME. Hal ini menunjukkan bahwa intensitas cahaya dan kandungan nitrogen yang berkurang di dalam media dapat mempengaruhi C. vulgaris untuk mengakumulasi energi ke dalam bentuk karbohidrat atau lipid (Markou dkk, 2012).
Hasil ini juga dapat ditemukan pada S. platensis yang mengakumulasi energi ke dalam bentuk karbohidrat dibanding lipid di mana kandungan lipid berkurang seiring penambahan POME (P<0.05). Salla dkk (2016) melaporkan bahwa limbah whey dapat mempengaruhi S. platensis untuk mengakumulasi karbohidrat lebih tinggi dalam kondisi miksotrofik.
Meskipun peningkatan lipid atau kerbohidrat terjadi pada C. vulgaris dan S. platensis, D. salina tidak dipengaruhi secara siginifikan oleh POME (P>0,05). Hal ini menunjukkan D. salina memiliki kemungkinan mengakumulasi energi dalam bentuk lain. Kadkhodaei dkk (2015) melaporkan bahwa D. salina mengakumulasi protein dalam kondisi miksotrofik.
Penurunan COD oleh mikroalga
Kandungan organik dalam POME dapat dikonsumsi oleh mikroalga ditunjukkan dalam Tabel 2. Efisiensi tertinggi dicatat pada C. vulgaris (74%). Namun demikian, efisiensi tidak dipengaruhi oleh penambahan konsentrasi POME awal (P>0.05).
Tabel 2. Efisiensi penurunan COD oleh mikroalga
Hal ini bertolak belakang pada D. salina dan S. platensis, di mana penambahan POME juga mempengaruhi peningkatan efisiensi pada 10-30% v/v POME. Ini mengindikasikan bahwa mikroalga tersebut mengkkonsumsi karbon organik sebagai sumber energi lebih banyak di banding sumber cahaya. Namun, pada 50% v/v POME, efisiensi menjadi lebih rendah. Berdasarkan profil pertumbuhannya (Gambar 3), kedua mikroalga membutuhkan waktu lebih lama untuk tumbuh dan mengkonsumsi karbon organik.
Efek POME terhadap produktivitas lipid dan karbohidrat
Produktivitas karbohidrat dan lipid diperoleh dari C. vulgaris diikuti oleh D. salina dan S. platensis. Produktivitas sendiri dipengaruhi oleh konsentrasi POME dengan kandungan COD yang berbeda (P<0.05), kecuali untuk produktivitas karbohidrat S. platensis dan produktivitas lipid C. vulgaris ditunjukkan pada Gambar 5.
143
(b)
(c)
Gambar 5. produktivititas karbohidrat (∆), dan produktivititas lipid ( ) dari (a) C. vulgaris, (b) D. salina (c) S. platensis dengan COD yang berbeda dari POME.
Hal ini mengindikasikan bahwa mikroalga cenderung mengakumulasi energi pada konsentrasi POME yang rendah secara konstan. Sehingga kedua mikroalga ini memungkinkan dapat digunakan untuk feedstock biodisel maupun surfaktan berbasis karbohidrat.
5. KESIMPULAN
Penelitian ini menunjukkan bahwa:
- Chlorella vulgaris merupakan mikroalga potensial yang dibiakkan dalam limbah cair kelapa sawit untuk bahan baku produksi biodisel dan surfaktan/bioethanol dengan laju produktivitas lipid tertinggi 12 mg/l/hari pada 450 mg/l COD dan produktivitas karbohidrat tertinggi 13 mg/hari pada 150 mg/l COD.
- Pemodelan Logistic sesuai untuk pertumbuhan mikroalga yang dibiakkan dalam limbah cair kelapa sawit. Pemodelan logarithmic dapat menjabarkan penurunan konsumsi COD oleh mikroalga. Pemodelan modifikasi Monod Haldane menunjukkan mikroalga tumbuh dalam kondisi miksotrofik dalam media yang mengandung POME.
- Lipid dan karbohidrat yang diekstrak dari mikroalga berbantukan gelombang mikro mengandung kadar lebih tinggi dibanding literatur. Gelombang mikro juga dapat membantu produksi biodisel secara in situ. Berdasarkan analisis GC/MS, asam lemak tertinggi diperoleh pada S. platensis, diikuti C. vulgaris, B. braunii, dan D. salina. Rantai karbon terpanjang pada hidrokarbon diperoleh pada Botryococcus braunii.
- Waktu hidrolisis dan gelombang mikro mempengaruhi yield glukosa pada proses hidrolisis asam dibanding metode konvensional di mana waktu optimum dieproleh pada 6 menit untuk S. platensis dan 8 menit untuk mikroalga lain.
6. REFERENSI
Abdel-Raouf, N., Al-Homaidan, A.A., Ibraheem, I.B.M. (2012). Microalgae and wastewater treatment. Saudi J. Biol. Sci. 19: 257-275.
Azimatun Nur, M.M., and Hadiyanto. (2013). Utilization of agroindustry wastewater as growth medium for microalgae based biorefinery feedstock in Indonesia (an overview). J. Sustain. 1(1): 3-7.
Azimatun Nur, M.M., Hadiyanto, H. (2015). Enhancement of Chlorella vulgaris Biomass Cultivated in POME Medium as Biofuel Feedstock under Mixotrophic Conditions. J. Eng. Technol. Sci. 47(5), 487-497.
Azimatun Nur, M.M., Hadiyanto. (2014). Evaluation of Carbon, Nitrogen and Phosphorus Ratio of Palm Oil Mill Effluent Digested (POMED) Wastewater as Replacement Synthetic
144
Medium for Spirulina Sp Growth. American-Eurasian. J. Agric. & Environ. Sci. 14(6), 536-540.
Becerra, N., C. Toro, et al. (2008). "Characterization of micelles formed by sucrose 6-O-monoesters." Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 327(1-3): 134-139.
Chainapong T., Siripen T., Richard L.D. (2012). Effect of light quality on biomass and pigment production in photoautotrophic and mixotrophic cultures of Spirulina platensis. J. Agri. Technol. 8(5), 1593-1604
Chisti Y.(2007), Biodiesel from microalgae. Biotechnol Adv. 25:294–306.
Devulapalle, K. S., A. Gómez de Segura, et al. (2004). "Effect of carbohydrate fatty acid esters on Streptococcus sobrinus and glucosyltransferase activity." Carbohydrate Research 339(6): 1029-1034.
Domozych D.S., Ciancia M., Fangel J.U., Mikkelsen M.D., Ulvskov P., Willats W.G. (2012). The Cell Walls of Green Algae: A Journey through Evolution and Diversity.Front Plant Sci. 3, 82. doi: 10.3389/fpls.2012.00082.
Dragone, G. Fernandes, B.D., Abreu, A.P., Vicente, A.A., Teixeira, J.A. (2011) Nutrient limitation as a strategy for increasing starch accumulation in microalgae. Applied Energy. 88: 3331-3335
Hadiyanto, H., Azimatun Nur, M.M. (2014) Lipid extraction of microalgae Chlorella sp cultivated in palm oil mill effluent (POME) medium. World. Appl. Sci. J. 31 (5): 959-967. Hermiati, E., Mangunwidjaja, D., Sunarti, T.C., Suparno, O., Prasetya B. (2012). Microwave-assisted Acid Hydrolysis of Starch Polymer in Cassava Pulp in The Presence of Activated Carbon. Procedia Chemistry. 4, 238 – 244.
Hill, K. and O. Rhode (1999). "Sugar-based surfactants for consumer products and technical applications." Fett-Lipid 101(1): 25-33.
Indriyati. (2008). Potensi Limbah Industri Kelapa Sawit di Indonesia.M.Tek.Ling. 4(1): 93-103.
Kadkhodaei, S., Abbasiliasi, S., Shun, T.J., Fard Masoumi, H.R., Mohamed, M.S., Movahedi, A., Rahime R., Arif, A.B. (2015). Enhancement of protein production by microalgae Dunaliella salina under mixotrophic conditions using response surface methodology. RSC Adv. 5, 38141-38151.
Kamyab, H., Mohd Fadhil Md D., Chew Tin L., Ali K., Arezou S., Muhd Zaimi Abd M., Mohanadoss P., Thian Xiao Y. (2014). Lipid production by microalgae Chlorella pyrenoidosa cultivated in palm oil mill effluent. POME. using hybrid photo bioreactor (HPBR). Desalination and Water Treatment.
Karsa, D.R. (2006) What are surfactants? Chapter 1. In: Farn. R.J. Chemistry and technology of surfactants. Blackwell publishing. Oxford
Kennedy AG, Hishamuddin O (2001) Bioremediation of treated and raw POME (Palm Oil Mill Effluent) using Spirulina plantensis.In: Japar Sidik B, Arshad A, Tan SG, Dacud SK, Jambari HA, Sugiyama S (ed) Aquatic resources and environment studies of the straits of Malacca: current research and reviews. Kuala Lumpur, pp 203–210
Knothe, Gerpen, Jon Van., Krahl, Jürgen. (2005). The Biodiesel Handbook, 9-10, Champaign, Illinois USA : AOCS Press.
Lam MK and Lee KT, (2010), Renewable and sustainable bioenergies production from palm oil mill effluent (POME): win-win strategies toward better environmental protection. Biotechnol Adv. ,29(1):124-41.
Lee, O.K., Oh, Y.K, Lee, E.Y. (2015) Bioethanol production from carbohydrate-enriched residual biomass obtained after lipid extraction of Chlorella sp. KR-1. Biores. Technol. 196: 22-27
145
Markou, G., Angelidaki, I., Nerantzis, E., Georgakakis, D. (2013). Bioethanol Production by Carbohydrate-Enriched Biomass of Arthrospira (Spirulina) platensis. Energies. 6, 3937-3950. Markou, G., Irini A., Dimitris G. (2012). Microalgal carbohydrates: an overview of the factors influencing carbohydrates production, and of main bioconversion technologies for production of biofuels. Appl. Microbiol. Biotechnol. 96 (3), 631-645.
Pandey, Ashok. (2009). Handbook of Plant-Based Biofuels, 284-286. New York : CRC Press Taylor & Francis Group.
Salla, Ana Cláudia V., Ana Cláudia M., Fábio Ivan S., Luiz Carlos H., Vandré Barbosa B., Telma Elita B., Luciane Maria C., Costa J.A.V. (2016). Increase in the carbohydrate content of the microalgae Spirulina in culture by nutrient starvation and the addition of residues of whey protein concentrate, Bioresour. Technol. 209,133-141.
Schmiedel, P. von Rybinski W. (2006) What are surfactants? Chapter 3. In: Farn. R.J. Chemistry and technology of surfactants. Blackwell publishing. Oxford
Soerawidjaja, Tatang H. (2006). Fondasi-Fondasi Ilmiah dan Keteknikan dari Teknologi Pembuatan Biodiesel. Handout Seminar Nasional “Biodiesel Sebagai Energi Alternatif Masa Depan” UGM Yogyakarta
Tadros, T. F. (2005). Applied Surfactants: Principles and Applications. Weinheim, Wiley - VCH.
Vanthoor-Koopmans , Marieke, Rene H. Wijffels, Maria J. Barbosa, Michel H.M. Eppink. (2013). Biorefinery of microalgae for food and fuel. Bioresour. Technol. 135, 142-149. Zhao, J., Monteiro, M.A. (2008). Hydrolysis of bacterial wall carbohydrates in the microwave using trifluoroacetic acid. Carbohydrate Research. 343, (14), 2498-2503.
146 Peningkatan Phycocyanin pada Spirulina Platensis yang Dikultivasi dengan Media
Limbah Virgin Coconut Oil pada Photobioreactor Tertutup
Oleh
Sri Sukadarti*, Sri Wahyu Murni* dan M.Maulana Azimatun Nur* *Program Studi Teknik Kimia UPN “Veteran” Yogyakarta
Jl SWK 104 Condongcatur ,Yogyakarta ,55283 Email : [email protected]
Abstrak
Limbah industri VCO mengandung COD yang cukup tinggi sehingga berpotensi mencemari lingkungan. Limbah ini memiliki kandungan bahan organik seperti minyak, protein,karbohidrat dan beberapa mineral, berpotensi untuk dimanfaatkan untuk budidaya alga hijau biru Spirulina plantesis. Didalam Spirulina plantesis terkandung phycocyanin yang bersifat anti penuaan, anti oksidan dan anti inflammatory sehingga Spirulina platensis berharga tinggi.Untuk meningkatkan kadar phycocyanin perlu dipelajari faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pertumbuhan Spirulina platensis. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh penambahan urea dan intensitas cahaya terhadap pertumbuhan spirulina, kadar phycocyanin dan penurunan COD limbah VCO . Berdasarkan hasil penelitian diperoleh bahwa penambahan urea dan intensitas cahaya pada media tumbuh Spirulina platensis meningkatkan laju produksi biomasaa sampai tercapainya kesetimbangan reaksi photosynthesis. Pada penelitian ini kondisi terbaik pada penambahan urea 70 ppm dan intensitas cahaya 6000 lux dengan konsentrasi biomassa hasil sebesar 0,1734 g/l. Penambahan urea juga berpengaruh nyata terhadap kadar phycocyanin sedangkan intensitas cahaya kurang berpengaruh terhadap kadar phycocyanin jika media kekurangan nitrogen. Diperoleh kondisi terbaik pada penambahan urea 70 ppm dan intensitas cahaya 6000 lux dengan kadar phycocyanin 5,047% Laju penurunan COD pada limbah VCO selama percobaan sebanding dengan laju produksi biomassa Spirulina platensis.
Kata kunci: phycosianin, Spirulina plantesis, VCO, photobioreactor
I. Pendahuluan
Indonesia merupakan negara penghasil kelapa yang cukup besar, dari Renstra Kementerian Pertanian Republik Indonesia 2015-2019 estimasi produksi kelapa tahun 2014 mencapai 3.262.721 ton . Salah satu produk olahan kelapa yang cukup berkembang adalah Virgin Coconut Oil (VCO) .VCO adalah hasil olahan santan yang bermanfaat untuk kesehatan dan kosmetik. Hampir di semua daerah penghasil kelapa ada banyak usaha kecil dan menengah yang memproduksi VCO. Santan yang digunakan untuk pembuatan VCO adalah bagian krim santan (bagian yang kaya minyak) sedang skim santan/ santan encer umumnya tidak dimanfaatkan dan dibuang ke lingkungan. Skim santan masih mengandung sedikit minyak, protein, karbohidrat dan beberapa mineral sehingga kalau dibuang ke lingkungan akan mencemari lingkungan.
Menurut penelitian Azimatun Nur dkk (2015) skim santan limbah produksi VCO yang mengandung COD 4916,67 ppm, BOD5 983,33 ppm, phospat 0,70 ppm, N total 104,16 ppm dan minyak 0,5 ppm dapat dimanfaatkan untuk membudidayakan Spirulina platensis
147
sehingga dapat menurunkan kadar pencemar sekaligus dapat menaikkan nilai tambah pengolahan kelapa karena harga Spirulina platensis yang tinggi.
Spirulina platensis adalah alga hijau biru yang mengandung sedikit asam nukleat, protein 55%-70% , lemak 6%-9%, karbohidrat 15%-20% dan diperkaya mineral, vitamin, serat dan pigmen ( Yong Chang Seo et.al, 2013). Protein dalam Spirulina platensis adalah protein yang unik dikenal sebagai chromoprotein/ phycobiliprotein. Berdasarkan strukturnya phycobiliprotein diklasifikasikan menjadi tiga golongan yaitu : phycoerythrins, phycocyanin (pigmen biru) dan allophycocyanin. Phycocyanin inilah zat aktif yang membuat Spirulina platensis berharga tinggi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa phycocyanin bersifat anti penuaan, anti oksidan dan anti inflammatory sehingga dapat menekan pertumbuhan sel kanker ( Yong Chang Seo et.al, 2013). Selama ini, phycocyanin digunakan sebagai pewarna dalam makanan, kosmetik dan produk farmasi. Untuk meningkatkan kadar phycocyanin perlu dipelajari faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pertumbuhan Spirulina platensis . Faktor-faktor yang berpengaruh dalam pertumbuhan Spirulina platensis adalah :
1. Intensitas cahaya.
intensitas cahaya sangat diperlukan dalam proses fotosintesis sebagai sumber energi. Kekurangan intensitas cahaya akan berakibat lambatnya laju fotosintesis sehingga pertumbuhan sel akan lambat. Tetapi jika intensitas cahaya berlebihan, dapat terjadi dua hal yaitu photoinhibisi yaitu melambatnya laju pertumbuhan sel karena jenuh dan photooksidasi yang menyebabkan kerusakan sel (Rangel-Yagui.et.al, 2004)
2. Temperatur.
Spirulina platensis mempunyai temperatur pertumbuhan optimum 35oC dan diatas 38oC S. platensis akan mati ( Jourdan, 2001)
3. Nutrien.
Spirulina plantesis membutuhkan nutrisi makro adalah karbon, nitrogen, pospor, garam klorida, kalium serta nNutrisi mikro berupa ion besi dan vitamin. Penambahan sodium bikarbonat dapat sebagai sumber karbon dan jika Spirulina platensis ditumbuhkan dalam air tawar perlu ditambah NaCl untuk salinitas. Nitrogen berpengaruh terhadap pembentukan klorofil, urea merupakan sumber nitrogen yang lebih baik di banding senyawa nitrat karena urea lebih mudah terhidrolisis menjadi ammonia pada suasana alkali dan ammonia lebih mudah diasimilasi oleh S.platensis, tetapi jika konsentrasinya tinggi ammonia bisa menjadi racun ( Rangel-Yagui,et.al, 2004)
4. Oksigen .
Oksigen menjadi faktor pengganggu dalam pertumbuhan alga, sehingga pengaliran udara sebagai sumber CO2 yang berlebihan tidak menguntungkan .
5. pH
Spirulina platensis tumbuh baik pada suasana basa , pH optimum pada kisaran pH 9-10 . 6. Karbon Dioksida
Karbon dioskida digunakan mikroalga untuk proses fotosintetis layaknya tumbuhan berklorofil lainnya, tetapi penambahan CO2 yang berlebihan menyebabkan penurunan pH larutan karena terbentuknya asam karbonat .
Pertumbuhan Spirulina.platensis juga dipengaruhi oleh jenis reaktor, reaktor sistem tertutup lebih menguntungkan dibanding reaktor sstem terbuka. Keuntungannya adalah tidak mudah terkontaminasi, efisien dan efektif dalam pencahayaan, tidak banyak CO2 yang hilang , tidak membutuhkan area yang luas .
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh penambahan urea dan intensitas cahaya terhadap pertumbuhan spirulina , kadar phycocyanin dan penurunan COD limbah VCO .
148 II. Metodologi
Bahan
Bahan baku yang digunakan pada penelitian ini adalah, limbah cair produksi VCO diperoleh dari CV Masyana Barokah Mulya Warungpring . Mulyodadi, Bambanglipuro, Bantul, Yogyakarta disaring kemudian dipanaskan pada 70oC selama 30 menit untuk mencegah kontaminasi dan kemudian didinginkan sampai suhu kamar dan dilakukan analisis COD. Kultur Spirulina platensis didapat dari CV Neoalgae Rejosari, Kateguhan, Tawangsari, Sukoharjo, Jawa Tengah. Bahan untuk nutrisi : NaHCO3, Urea,TSP, NaCl , Vitamin B12 serta bahan bahan untuk analisis COD .
Alat
Rangkaian alat kultivasi Spirulina platensis disajikan pada Gambar 1.
Gambar 1. Rangkaian alat penelitian