4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Kepadatan dan Laju Pertumbuhan Spesifik Chlorella sp.
Penelitian ini mendapati bahwa mikroalga Chlorella sp. memiliki laju pertumbuhan spesifik dan kepadatan yang cukup baik untuk setiap perlakuan. Laju pertumbuhan spesifik dan kepadatan sel Chlorella sp. dapat dilihat pada Lampiran 5 dan grafik kepadatan sel Chlorella sp. dapat dilihat pada Gambar 10. Jumlah kepadatan sel Chlorella sp. dengan perlakuan limbah logam berat pada awal kultivasi adalah 1,00×106 sel/mL. Pertumbuhan masa puncak populasi
Chlorella sp. terjadi pada hari ke-10 dengan jumlah sel mencapai 16,72×106
sel/mL.
Gambar 10. Grafik kepadatan sel Chlorella sp.
Sel Chlorella sp. memiliki jumlah kepadatan sel dan laju pertumbuhan spesifik yang berbeda tiap perlakuan. Kepadatan Chlorella sp. tertinggi terdapat pada perlakuan kontrol, sedangkan kepadatan sel terendah terdapat pada
perlakuan tanpa pupuk. Puncak kepadatan populasi sel Chlorella sp. dengan
0 5 10 15 20 25 30 35 1 3 5 7 9 11 13 15 K ep a d a ta n s el ( 1 0 6se l/ m l) Hari ke-
perlakuan kontrol terjadi pada hari ke-10, sedangkan untuk perlakuan pupuk dan tanpa pupuk pada hari ke-13 dan hari ke-9. Sel mengalami penurunan jumlah secara signifikan pada hari ke-15 untuk perlakuan kontrol. Perlakuan
menggunakan pupuk dan tanpa pupuk tidak mengalami penurunan jumlah kepadatan sel secara signifikan hingga akhir pengamatan.
Jumlah sel media perlakuan kontrol dan perlakuan menggunakan pupuk menunjukkan adanya peningkatan setiap harinya. Hal ini berbeda dengan
perlakuan tanpa pupuk dengan jumlah kepadatan sel cenderung stagnan atau tetap. Hal tersebut dapat diduga karena pengaruh nutrisi, serta kualitas air pada media kultur, sehingga mempengaruhi pertumbuhan Chlorella sp. pada media tumbuh.
4.1.1. Kepadatan dan Laju Pertumbuhan Spesifik Chlorella sp. dengan Perlakuan Kontrol
Kepadatan puncak mikroalga Chlorella sp. untuk perlakuan kontrol tercatat mencapai 30×106 sel/mL, yang merupakan nilai tertinggi dibandingkan dengan kultivasi pada perlakuan lain. Hal tersebut diduga karena keadaan lingkungan yang terkontrol meliputi suhu, salinitas, dan pH yang optimum untuk
pertumbuhan mikroalga. Sesuai dengan penelititan yang dilakukan Sylvester et
al. (2002) bahwa keadaan mikroalga laut yang dapat hidup normal pada salinitas
optimum 25-35 ‰, suhu optimum 25-32 oC, dan pH optimum berkisar 7-8. Chlorella sp. dengan perlakuan kontrol memiliki adaptasi yang sangat baik terhadap media kultur, dapat dilihat dari nilai laju pertumbuhan spesifik pada hari ke-1 sebesar 2,751. Hal tersebut menggambarkan bahwa dalam waktu yang kurang dari satu hari, Chlorella sp. memiliki adaptasi yang sangat baik terhadap lingkungan kultur. Fase lag pada pertumbuhan Chlorella sp. ini berlangsung
selama kurang dari 24 jam. Hal tersebut dibuktikan pada hari ke-2, jumlah populasi mikroalga terus meningkat hingga memasuki fase pertumbuhan eksponensial. Salah satu faktor yang menentukan lamanya fase adaptasi adalah umur kultur yang digunakan sebagai inokulum. Fase adaptasi akan menjadi lebih singkat atau bahkan tidak terlihat apabila sel-sel yang diinokulasikan berasal dari kultur yang berada dalam fase eksponensial (Fogg dan Thake, 1987 dalam Prihantini et al., 2005).
Fase adaptasi tidak terlihat secara jelas pada media perlakuan kontrol yang mungkin disebabkan oleh cepatnya kemampuan sel mikroalga menyesuaikan dirinya terhadap media kultur yang baru, sehingga mampu tumbuh dan
berkembang dengan cepat. Pertumbuhan sel terus bertambah hingga hari ke-10, dan diikuti Chlorella sp. fase stasioner pada hari ke-11 dan ke-12, karena jumlah sel yang bertambah seimbang dengan jumlah sel yang mati. Chlorella sp. mulai memasuki fase kematian pada hari ke-13, ditandai dengan jumlah sel yang menurun secara drastis, karena ketersediaan nutrien yang telah jauh berkurang di dalam media kultur. Turunnya laju pertumbuhan Chlorella sp. juga dapat disebabkan oleh beberapa hal, seperti adanya toksik yang dihasilkan oleh
mikroalga sebagai hasil dari metabolisme yang meracuni mikroalga itu sendiri dan berkurangnya proses fotosintesis akibat bertambahnya jumlah sel sehingga hanya bagian tertentu saja yang memperoleh cahaya.
4.1.2. Kepadatan dan Laju Pertumbuhan Spesifik Chlorella sp. dengan Perlakuan Pupuk dalam Media Logam Berat
Jumlah kepadatan sel mikroalga Chlorella sp. pada perlakuan logam berat yang ditambahkan pupuk pada media nya mencapai 16,72×106 sel/mL. Laju
pertumbuhan ini berlangsung relatif lambat, dengan jumlah kepadatan awal sel 1,00×106 sel/mL dari hari pertama kultur. Laju pertumbuhan yang lambat ini diduga karena faktor lingkungan pada media kultur. Media kultur Chlorella sp. menggunakan air sampel limbah pada lokasi penelitian dengan salinitas sebesar 37 ‰, dan pH 6. Hal tersebut dapat menghambat laju pertumbuhan mikroalga dan didukung kontaminasi logam berat dari hasil penambangan yang cenderung dapat mempengaruhi jumlah kepadatan sel. Menurut Connel (1990) dalam Haryoto (2004), pada konsentrasi logam yang tinggi, akumulasi dapat menganggu pertumbuhan sel, karena sistem perlindungan organisme tidak mampu
mengimbangi efek toksisitas logam.
Selanjutnya laju pertumbuhan meningkat relatif lambat di hari ke-2 sampai hari ke-5. Hal tersebut menunjukkan sel mengalami fase adaptasi terhadap lingkungan kultur, sehingga pertambahan jumlah kepadatan sel relatif lebih lambat. Hari ke-6, sel memasuki fase eksponensial, dengan laju pertumbuhan spesifik mencapai 0,468 dan terus meningkat hingga hari ke-10 dengan jumlah sel mencapai 15,16×106 sel/mL. Pada hari ke-11, jumlah sel mengalami penurunan. Penurunan jumlah sel ini diduga karena adanya pemanfaatan nutrien yang
berlebih dari hari-hari sebelumnya, sehingga ketersediaan nutrien berkurang dari kebutuhan sel mikroalga untuk hari berikutnnya.
Pada hari ke-12 hingga ke-15, jumlah sel relatif bertambah tidak signifikan dari sebelumnnya dan selanjutnya berkurang memasuki fase stasioner, yang diduga karena sel memasuki periode kriptik dimana sel-sel Chlorella sp. yang masih hidup memanfaatkan tambahan nutrisi dari sel Chlorella sp. yang lisis untuk pertumbuhannya sehingga dapat meningkatkan populasinya kembali
(Annisa, 2005). Fase deklinasi (penurunan kecepatan petumbuhan) dapat terjadi karena nutrisi pada media kultur berkurang dan telah terbentuk senyawa NH4+
dalam konsentrasi tinggi dan adanya produk esktraseluler dari mikroalga yang meracuni diri sendiri sehingga dapat meningkatkan mortalitas Chlorella sp. (Fogg, 1965 dalam Panggabean, 2000 dan Suantika, 2009), sehingga dalam waktu kurang dari tiga hari sel mengalami penurunan jumlah manjadi 15,26×106 sel/mL.
Pertumbuhan sel kultur di dalam media logam berat sangat dipengaruhi oleh nilai pH. Hal tersebut dapat dilihat melalui perbandingan antara grafik media kontrol dengan perlakuan limbah logam berat pada Gambar 10. Grafik perlakuan kontrol menunjukkan jumlah kepadatan sel jauh lebih tinggi dibandingkan dengan perlakuan logam berat. Rendahnya kepadatan sel dapat disebabkan adanya nilai pH yang rendah (asam), sehingga laju pertumbuhan sel semakin lambat.
Penelitian Wong dan Lay (1980) dalam Prihantini et al. (2005) menunjukkan bahwa Chlorella pyrenoidosa yang ditumbuhkan dalam media Bristol dengan pH 7 memiliki kerapatan sel yang lebih tinggi dibandingkan dengan media dengan pH 6,4.
Hal demikian disebabkan pada lingkungan netral (pH internal sel netral adalah 7,15), CO2 berada dalam bentuk bebas sehingga dapat berdifusi dengan
mudah ke dalam sel mikroalga (Reynolds, 1984 dalam Prihantini et al., 2005). Hal tersebut menyebabkan CO2 sebagai sumber karbon utama bagi proses
fotosintesis mikroalga cukup tersedia sehingga proses metabolisme dapat berlangsung cepat dan kerapatan sel meningkat. Selain itu, jenis karbon anorganik yang paling banyak terdapat pada media asam (pH 4-6) adalah asam karbonat (H2CO3) (Goldman et al., 1983 dalam Prihantini et al., 2005). Asam
karbonat pada kisaran pH tersebut umumnya berada dalam bentuk senyawa yang sangat mudah masuk ke dalam sel sehingga membuat pH internal sel menjadi asam. Kondisi pH asam mengakibatkan proses biokimia sel terganggu sehingga mempengaruhi pertumbuhan sel (Lane, 1981 dalam Prihantini et al., 2005). Hal tersebut diduga merupakan penyebab rendahnya kerapatan sel pada media perlakuan limbah logam berat dengan pH awal 6.
Secara umum sejak pengamatan hari ke-7 hingga hari ke-15 seluruh media logam berat dengan perlakuan pupuk mengalami peningkatan pH. Meningkatnya pH kemungkinan disebabkan adanya aktivitas fotosintesis Chlorella sp. Pada saat fotosintesis, CO2 bebas merupakan jenis karbon anorganik utama yang digunakan
mikroalga. Mikroalga juga dapat menggunakan ion karbonat (CO32-) dan ion
bikarbonat (HCO3-). Penyerapan CO2 bebas dan bikarbonat oleh mikroalga
menyebabkan penurunan konsentrasi CO2 terlarut dan mengakibatkan
peningkatan nilai pH (Sze, 1993 dalam Prihantini et al., 2005).
4.1.3. Kepadatan dan Laju Pertumbuhan Spesifik Chlorella sp. dengan Perlakuan Tanpa Pupuk dalam Media Logam Berat
Jumlah sel Chlorella sp. dengan perlakuan tanpa pupuk relatif lebih rendah dibandingkan dengan perlakuan lainnya. Media perlakuan tanpa pupuk memiliki batasan ketersedian nutrien yang bermanfaat untuk memacu pertumbuhan
mikroalga. Air laut yang tercemar logam berat juga turut mempengaruhi
kepadatan sel dari media kultur. Media limbah logam berat pada perlakuan tanpa pupuk ini memiliki salinitas 37 ‰ dan pH 6-7. Dengan demikian, hal tersebut membuktikan bahwa selain kurangnya ketersediaan nutrien, faktor lingkungan juga mempengaruhi proses pertambahan kepadatan sel dari mikroalga. Faktor
lingkungan yang optimum untuk pertumbuhan mikroalga adalah salinitas berkisar 25-35 ‰, suhu optimum 25-32 oC, dan pH optimum berkisar 7-8 (Sylvester et al., 2002).
Laju pertumbuhan mikroalga relatif konstan dan bahkan menurun setiap hari waktu pengamatan, yang dapat ditunjukkan dari laju pertumbuhan spesifik mikroalga (negatif) dari setiap pertambahan sel nya. Kepadatan sel maksimum terjadi pada hari ke-9 dengan jumlah sel 1,72×106 sel/mL dan kepadatan sel menurun hingga hari ke-15 dengan jumlah 1,12×106 sel/mL.
4.2. Kepadatan dan Laju Pertumbuhan Spesifik Nannochloropsis sp.