i LOMBA KARYA TULIS ILMIAH
WEEK OF WRITING (WOW) 2015 JUDUL KARYA TULIS ILMIAH
FOTOBIOREAKTOR MIKROALGA BANTUAN ENERGI SURYA UNTUK MENGURANGI EMISI CO2 DI DKI JAKARTA
SUB TEMA :
TEKNOLOGI TERBARUKAN
Diusulkan oleh :
Mochammad Aldi Mauludin (5215122659) Angkatan 2012 Dwi Oktaviani (3425122206) Angkatan 2012 Andi Nadia Salsabila (5315154506) Angkatan 2015
UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA
JAKARTA
ii DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ... ... ii
DAFTAR GAMBAR ... ... iii
DAFTAR TABEL ... ... iv RINGKASAN ……… …… . v BAB I. PENDAHULUAN ... ... 1 Latar Belakang ... ... 1 Tujuan ... ... 2 Manfaat ... ... 2 GAGASAN ... ... 3
Kondisi kekinian pencetus gagasan ... ... 3
Solusi yang pernah ditawarkan ... ... 4
Gagasan Baru yang Diajukan ... ... 4
Pihak-pihak yang Dapat Membantu Mengimplementasikan Gagasan ……... 6
Langkah-Langkah Strategis Implementasi Gagasan ... ... 7
BAB III. Kesimpulan ... ... 8
DAFTAR PUSTAKA ... ... 9
LAMPIRAN……… .10
iii DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Rangkaian sistem fotobioreaktor ... ... 4 Gambar 2. Prototype Fotobioreaktor ... ... 5 Gambar 3. Fase Dalam Manajemen Transisi ... ... 8
iv DAFTAR ISI
v RINGKASAN
Pemanasan global telah menjadi pusat perhatian (Center of Attraction) seluruh dunia untuk dicarikan solusi agar dapat megurangi maupun meminimalisasi dampaknya. Indonesia yang dahulu merupakan Negara agraris kini telah mulai berangsur-angsur menjadi negara berbasis industri, sudah dapat dirasakan dampak pengalihan tersebut khususnya di Ibu Kota Indonesia yaitu DKI Jakarta, yaitu bertambahnya polusi yaitu emisi CO2 di atsmosfer, tidak hanya
berasal dari industri, emisi CO2 juga bersumber dari hasil pembakaran pada
kendaraan-kendaraan bermotor. Keadaan seperti ini tidak setimbang dengan ruang terbuka hijau (RTH) yang disediakan pemerintah DKI Jakarta. Minimnya lahan hijau menjadi masalah sendiri dalam uasaha mengatasi masalah tingginya tingkat polusi di udara karena itu perlu adanya solusi meminimalisasi emisi CO2 di
atsmorfer.
Menyibak kekayaan Indonesia salah satunya yaitu kekayaan perairan, yang kaya akan Sumber Daya Alam (SDA), baik yang bersifat makroskopis maupun mikroskopis, salah satu kekayaan laut Indonesia yang bersifat mikroskopis yaitu mikroalga. Mikroalga merupakan organisme mikroskopis yang dapat hidup di perairan tawar dan laut. Biomass mikroalga hanya 0,05 kali biomasa tumbuhan laut namun kemampunyannya menyerap CO2 sama dengan tumbuhan darat.
Proses penyerapan CO2 oleh mikroalga terjadi pada saat fotosintesis, dimana CO2
digunakan untuk reproduksi sel-sel tubuhnya. Pada proses fotosintesis tersebut selain memfiksasi gas CO2, juga memanfaatkan nutrien yang ada dalam badan air.
Pembudidayaan mikroalga tentunya akan bermanfaat besar untuk mengurangi emisi CO2.
Fotobioreaktor (FBR) dapat digunakan untuk pembudidayaan mikroalga. FBR merupakan reactor yang dirakit dari bahan tembus pandang (gelas, akrilik dan plastik) yang dilengkapi dengan instalasi suplay media dan emisi gas untuk mengkultur mikroalga dalam rangka penyerapan gas CO2. Fotobiorekator cocok
digunakan untuk lokasi yang terbatas seperti di industri maupun pusat perkotaan karena desainnya dapat disesuaikan dengan lahan. Jika setiap gedung di perkotaan dan industri-industri mempunyai fotobioreaktor maka emisi gas CO2 akan
berkurang. Maka dari itu pembudidayaan mikroalga menggunakan fotobioreaktor dapat menjadi solusi pengurangan emisi gas CO2 pada lahan yang sempit seperti
1
BAB 1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pemanasan global telah menjadi pusat perhatian (Center of Attraction) seluruh dunia untuk dicarikan solusi agar dapat megurangi maupun meminimalisasi dampaknya. Indonesia yang dahulu merupakan Negara agraris kini telah mulai berangsur-angsur menjadi negara berbasis industri, sudah dapat dirasakan dampak pengalihan tersebut khususnya di Ibu Kota Indonesia yaitu DKI Jakarta, yaitu bertambahnya polusi emisi CO2 di atsmosfer, tidak hanya berasal
dari industri, emisi CO2 juga bersumber dari hasil pembakaran pada
kendaraan-kendaraan bermotor. Menurut IPCC (2006), gas-gas utama yang dikategorikan sebagai gas rumah kaca dan mempunyai potensi menyebabkan pemanasan global adalah CO2 dan CH4. Meskipun CO2 dan CH4 secara alami terdapat di atmosfer,
namun era industrialiasi sejak tahun 1750 sampai tahun 2005 gas-gas tersebut mengalami peningkatan jumlah yang pesat dan secara global. Gas CO2
mempunyai persentase sebesar 50% dalam total gas rumah kaca sementara CH4
memiliki persentase sebesar 20% (Rukaesih.2004).
Kepala Sub dit Registrasi dan Identifikasi Kendaraan (Regident) Direktorat Lalu Lintas Polda Metro Jaya, Ajun Komisaris Besar Polisi Latief Usman, mencatat di tahun 2013 jumlah kendaraan di Jakarta dan sekitarnya mencapai 16 juta unit. Jumlah kendaraan tersebut mengalami peningkatan sebesar 9,8 persen dari tahun 2012.Meningkatnya jumlah kendaraanakan berdampak meningkatnya pula emisi CO2 di atsmorfer. Keadaan seperti ini tidak setimbang
dengan ruang terbuka hijau (RTH) yang disediakan pemerintah DKI Jakarta. Minimnya jumlah lahan hijau menjadi masalah sendiri dalam uasaha mengatasi masalah tingginya tingkat polusi di udara karena itu perlu adanya solusi meminimalisasi emisi CO2 di atsmorfer.
Menyibak kekayaan Indonesia salah satunya yaitu perairan, yang kaya akan Sumber Daya Alam (SDA), baik yang bersifat makroskopis maupun mikroskopis, salah satu kekayaan laut Indonesia yang bersifat mikroskopis yaitu mikroalga. Mikroalga adalah suatu organism mikroskopis yang hidup di perairan tawar maupun laut. Sifatnya yang seperti tumbuhan darat dapat dimanfaatkan untuk menyerap CO2. Menurut (Bishop, 2000). Biomass mikroalga hanya 0,05
kali biomasa tumbuhan laut namun kemampunyannya menyerap CO2 sama
dengan tumbuhan darat. Proses penyerapan CO2 oleh mikroalga terjadi pada saat
fotosintesis, dimana CO2 digunakan untuk reproduksi sel-sel tubuhnya. Pada
proses fotosintesis tersebut selain memfiksasi gas CO2, juga memanfaatkan
nutrien yang ada dalam badan air. Pembudidayaan mikroalga tentunya akan bermanfaat besar untuk mengurangi emisi CO2. Oleh karena itu, fotobioreaktor
2
menjadi pemasok O2 di DKI Jakarta. Penempatan alat fotobioreaktor memanfaatkan lahan kosong yaitu pada atap gedung bertingkat di DKI Jakarta
Tujuan
Karya tulis ini bertujuan sebagai berikut :
1. Mengetahui potensi mikroalga untuk mengurangi emisi CO2.
2. Mengetahui cara membudidayakan mikroalga menggunakan fotobioreaktor di atap-atap gedung maupun di inndustri-industri. Manfaat
Manfaat yang di harapakan dari penulisan ini yaitu :
- Bagi pemerintah Indonesia maupun dunia dapat menjadi alternatif kebijakan yang diterakan sebagi solusi mengurangi dampak tingginya emisi CO2.
- Menambah wawasan dan pengetahuan masyarakat mengenai cara mengurangi emisi CO2 pada lahan yang terbatas
Kendaraan bermotor dan industrialisasi meningkatkan emisi CO2 Jakarta merupakan kota industri yang padat, ramai dan
sibuk Pemanasan global Terbatasnya lahan terbuka hijau (RTH) eksplorasi kekayaan SDA perairan Indonesia belum optimal
Salah satu SDA perairan Indonesia: mikroalga
fotobioreaktor mikroalga sebagai pengasil O2 yang ditempatkan di
lahan atap gedung Solusi
3
BAB II GAGASAN Kondisi kekinian pencetus gagasan
Gas rumah kaca dinilai sebagai salah satu penyebab pemanasan global yang memiliki kontribusi cukup besar. Menurut IPCC(2006), gas-gas utama yang dikategorikan sebagai Gas Rumah Kaca dan mempunyai potensi menyebabkan pemanasan global adalah CO2 dan CH4. Gas CO2 mempunyai persentase sebesar
50% dalam total Gas Rumah Kaca sementara CH4 memiliki persentase sebesar
20% (Rukaesih.2004). Beberapa penelitian di dunia mengenai perubahan iklim akhir-akhir ini menunjukkan bahwa aktivitas manusia memberikan kontribusi terhadap kenaikan temperatur di muka bumi selama setengah abad terakhir (Clement, et al., 2010). Sektor transportasi dan industrilialisasi merupakan sektor yang menghasilkan emisi cukup besar dari pembakaran bahan bakar fosil dan memberi kontribusi terhadap emisi gas rumah kaca.Kota Jakarta dan Bekasi merupakan wilayah yang perlu dikaji dan dicari solusi untuk menurunkan kadar emisi CO2.
Jumlah kendaraan di Jakarata terus meningkat setiap tahunnya. Kepala Subdit Registrasi dan Identifikasi Kendaraan (Regident) Direktorat Lalu Lintas Polda Metro Jaya, Ajun Komisaris Besar Polisi Latief Usman, mencatat di tahun 2013 jumlah kendaraan di Jakarta dan sekitarnya mencapai 16 juta unit. Jumlah kendaraan tersebut mengalami peningkatan sebesar 9,8 persen dari tahun 2012. . Meningkatnya jumlah kendaraan akan berdampak meningkatnya pula emisi CO2
di atsmorfer
Jumlah unit usaha industri besar di Bekasi semakin meningkat. Pada tahun 2008 terdapat 79 industri dan meningkat menjadi 115 di tahun 2009 sampai pada tahun 2011 terdapat 121 industri. Banyaknya industri sangat tidak sebanding dengan dengan kawasan hujaunya.
Tabel 1. Luas Hutan Suaka Alam Dan Wisata di Provinsi Jawa Barat
Sumber : http://pusdalisbang.jabarprov.go.id ( diakses bulan 6 Februari 2015 )
No Kabupaten/Kota
Hutan Suaka Alam dan Wisata (Ha)
2007 2008 2009
1 Kab. Bogor 33.440,54 33.784,56 41.456,62
2 Kab. Sukabumi 51.099,68 51.108,69 48.048,32
3 Kab. Cianjur 19.269,09 18.910,38 19.539,56
4 Kab. Bandung 12.449,16 18.423,45 13.374,71
4
Pada tabel 1 terlihat bahwa Bekasi tidak terdapat hutan Suaka Alam sebagai penyeimbang perubahan iklim akibat bertambahnya emisi CO2 yang dihasikan dari industri-industri.
Solusi yang pernah ditawarkan
Beberapa solusi sudah dicanangkan pemerintah sebagai solusi mengurangi kadar emisi CO2, yaitu :
Gerakan 1 Milyar Pohon
Gerakan ini akan menghabisi dana sebesar Rp 27 triliun yang digunakan untuk penanaman pohon hingga lima tahun ke depan. Dengan dana tersebut pemerintah menargetkan akan mendapat hasil berupa mengurangi emisi karbon hingga 26 persen pada 2020. Suhu di seluruh dunia akan meningkat hingga 6 derajat celcius jika tidak ada tindakan segera untuk mengurangi emisi karbon dioksida. Global Carbon Project menyatakan, emisi karbon meningkat 29 persen antara tahun 2000 hingga 2008 (1miliarpohon.com).
Konservasi kawasan dan keanekara-gaman hayati
Konservasi kawasan dan keanekaragaman hayati meliputi pengelolaan dan pendayagunaan kawasan konservasi serta pemberdayaan masyarakat sekitar taman nasional, taman wisata, taman hutan raya, kawasan suaka alam, hutan lindung dan taman buru. Sedangkan Hutan Konservasi adalah kawasan hutan dengan ciri khas tertentu yang mempunyai fungsi pokok pengawetan keanekaragaman tumbuhan dan satwa serta ekosistemnya. Sampai tahun 2002, hutan konservasi di Indonesia mencapai luas 18.344.410 di darat, dan 4.723.273 di laut. Hal itu dapat dilihat pada tabel berikut (dishut.jabarprov.go.id).
Ruang Terbuka Hijau ( RTH )
Sudah dilakukan berbagai solusi untuk mengurangi kadar misi CO2 seperti penerapan RTH ( Ruang Terbuka Hijau ) di beberapa wilayah di Jakarta. Pakar tata kota dari Universitas Trisaksi Nirwono Yoga menilai, sejauh ini belum ada lonjakan persentase yang berarti terhadap jumlah ruang terbuka hijau (RTH) yang ada di Jakarta. Dinas Pertamanan dan Pemakaman DKI Jakarta mencatat, selama kurun waktu 2001 hingga 2012, luas ruang terbuka hijau (RTH) di Ibu Kota hanya 2.718,33 hektare. Angka ini sama saja dengan 10 persen dari total luas DKI Jakarta, yaitu 66.233 hektar. Minimnya lahan kosong yang dapat digunakan untuk ruang terbuka hijau menjadi kendala tersendiri. Maka dari itu diperlukan solusi pengurangan emisi CO2 dengan kondisi minimnya lahan kosong.
Gagasan Baru yang Diajukan
Fotobioreaktor mikroalga merupakan suatu konsep yang menarik untuk mengurangi emisi CO2 terutama di DKI Jakarta. Fotobioreaktor mikroalga dapat
diterapkan di atap-atap gedung maupun di insdustri-industri dengan lahan yang sempit karena desain fotobioreaktor dapat disesuaikan dengan lahan. Meskipun biomass mikroalga hanya 0,05 kali biomasa tumbuhan laut namun kemampuan
5
menyerap CO2 sama dengan tumbuhan darat (Bishop,2000). Mikroalga yang akan
digunakan dalam sistem fotobioreaktor yaitu Chlorella sp.
Chlorella,sp yang digunakan dalam fotobioreaktor di kultur dengan memperhatikan beberapa prinsip, yaitu jumlah kepadatan sel sebanding dengan meningkatnya jumlah kandungan pigmen yang dihasilkan (Amini 2004). Sedangkan nilai pH optimum untuk pertumbuhan ganggang halus laut berkisar antara 8,0 – 11,0 (Chumadi, dkk.1992). Maka dari itu pembudidayaan mikroalga dilakukan di pada fotobioreaktor tertutup agar pertumbuhannya dapat terkontrol. Sumber energi dari alat-alat penyusun fotobioreaktor menggunakan energi surya. Hal ini dilakukakn sebagai upaya penghematan energi. Berikut ini adalah skema fotobioreaktor mikroalga. Berikut ini rangkaian skema fotobioreaktor mikroalga.
Gambar 1. Rangkaian sistem fotobioreaktor
Prinsip kerja rangkaian fotobioreaktor tertutup tersebut dengan penggunaan cahaya buatan dengan menggunakan lampu halogen Tungsten sebesar 1000 Lux – 5000 Lux. Besarnya pencahayaan dilihat dari besar wadah yang disinari. Lampu Halogen Tungsten mempunyai daya listrik sebesar 20 Watt. Daya cukup besar dan mampu meningkatkan suhu didalam chamber yang sudah dilapisi allumanium foil agar intesitas cahaya yang dihasilkan mendapat penyinaran yang maksimal dan diberikan selama 7 jam penyinaran. Dengan itu, suhu didalam chamber menjadi panas dan dibutuhkan penyesuaian suhu dengan pendinginan melalui kipas pendingin. Suhu yang dapat diperbolehkan adalah 26 – 30 derajat celcius. Dangan dideteksi oleh sensor suhu LM-35.
Penginputan gas CO2 digunakan kompressor yang mengompresi gas CO2
menjadi tekanan tinggi yang dimasukan kedalam photobioreactor yang berisikan
chlorella vulgaris . Gas CO2 dapat diambil dari cerobong asap yang berasal dari
asap sisa pemanasan (boiler) yang banyak berada di industri atau pabrik. Gas CO2
diinjeksikan kedalam reaktor melalui batu aerasi. Selanjutnya, digunakan saluran untuk mengambil gas O2 yang akhirnya di tamping ke tempat penampungan
6
Gambar 2. Prototype Fotobioreaktor
Fotobioreaktor mikroalga dapat menjadi solusi dalam upaya mengurangi emisi gas CO2. Keuntungan pengembangan fotobioreaktor mikroalga untuk
mengurangi emisi gas CO2 adalah prosesnya berjalan alami seperti prinsip ekosistem alam sehingga sangat ramah lingkungan dan tidak menghasilkan limbah sekunder. Keunggulan lainnya adalah pada proses ini daur ulang nutrien berjalan sangat efisien dan menghasilkan biomass yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai kepentingan . Sedangkan kelemahannya dari penggunaan mikroalga adalah prosesnya yang membutuhkan waktu yang relatif lama, memerlukan cahaya dan beberapa fisiologi yang belum diketahui secara jelas. Oleh karena itu dibutuhkan penelitian lebih lanjut menganai pengembangan fotobioreaktor mikroalga baik dalam fisiologinya maupun desain alatnya.
Pihak-pihak yang Dapat Membantu Mengimplementasikan Gagasan
Pelaksana Peranan
Kementrian perindustrian dan Pemerintah kota
- Membuat kebijakan dengan industry skala kecil ,menengah maupun besar yang menghasilkan gas CO agar mengurangi dampak negative terhadap lingkungan dengan menggunakan fotobioreactor ini.
- Membuat Perda (Peraturan daerah) yang mewajibkan penggunaan gagasan ini demi terciptanya udara yang bersih dan sehat
Kementrian perguruan tinggi , riset dan teknologi
- Menyediakan dana untuk mewujudkan tercapainya gagasan
- Melakukan kerjasama dengan
perguruan tinggi untuk mempopulerkan teknologi ini di kalangan kampus - Mengadakan pameran teknologi guna
7
mensosialisasikan atau memperkenalkan gagasan yang diajukan
- Melakukan sosialisasi ke pihak sekolah maupun Umum tentang kebermanfaatan gagasan ini
BPPT - Menjadi mediator serta partner dalam
upaya pengembangan dan inovasi baru dari manfaat positif Photobioreactor
Haki Memberikan Hak paten terhadap konsep
Photobioreactor yang kami ajukan sebagai penyedia oksigen tambahan serta memperbaiki kualitas udara kota besar di Indonesia khususnya dan juga dapat diterapkan pada kota besar di dunia.
BUMN dan Perusahaan Menyediakan dana sebagai bentuk CSR dan kepedulian peremajaan lingkungan. Lembaga swadaya masyarakat Mengawasi sekaligus menjaga agar
fasilitas ini tidak begitu saja dibiarkan dan tetap berfungsi.
Masyarakat Menerapkan teknologi dari gagasan ini
sebagai upaya perbaikan udara di sekitarnya.
Langkah-Langkah Strategis Implementasi Gagasan
Langkah strategis perlu direncanakan dengan matang agar fotobioreaktor mikroalga ini dapat terealisasi dengan baik, acceptable, dan berkelanjutan. Menurut Kemp dan Loorbach (2005) dalam Rutger (2008), ada 4 manejemen transisi yang diperlukan dalam fase ini (lihat gambar di bawah), antara lain:
Tahap 1: Membangun ruang transisi dan pembangunan visi
Pada tahap awal diperlukan sebuah pertemuan besar yang melibatkan orang-orang yang terdiri dari perwakilan pemerintahan, perusahan-perusahan, dan pihak institut/universitas untuk berkumpul, membahas konsep dan menyatukan pandangan dan tujuan proyek Foto bioreaktor di Jakarta.
Tahap 2: Mengembangkan kerja sama dan agenda transisi,
Karena kompleksnya masalah yang akan dihadapi dalam meciptakan sebuah pembangunan fotobioreaktor ini, maka diperlukan kerja sama yang baik antara pihak-pihak yang berkemampuan menyelesaikannya. Kerja sama yang dimaksud dapat berupa konsultasi, kerja sama pengerjaan proyek maupun penyampaian informasi.
8
Tahap 3: Menggerakkan pihak-pihak yang terlibat dan melaksanakan proyek transisi,
Tahap 4: Evaluasi, monitoring dan pembelajaran.
Kesulitan dan pengalaman yang ada dalam menciptakan dan penggunaan Fotobioreaktor ini agar menjadi pembelajaran dari model atau sistemnya untuk kedepannya.
Gambar 3. Fase Dalam Manajemen Transisi
Sumber: Kemp dan Loorbach, (2005) dalam Rutger (2008)
BAB III KESIMPULAN
Rencana penerapan fotobioreaktor mikroalga dengan bantuan energi surya di atap gedung dan di kawasan industri akan berdampak pada berkuragnya emsi CO2. Hal tersebut juga tentunya akan mengurangi dampak negatif dari pemanasan
global bukan hanya masalah Indonesia namun juga telah menjadi masalah dunia. Dengan memanfaatkan Chorella,sp sebagai mikroalga yang mempunyai kemampuan menyerap sama dengan tumbuhan darat meskipun ukurannya hanya 0,05 biomass tumbuhan laut.
Tingginya jumlah gedung bertingkat dan minimnya lahan kosong di Jakarta menjadi kendala pembuatan lahan terbuka hijau untuk mengurangi emisi gas CO2. Oleh karena itu konsep fotobioreaktor mikroalga sangat cocok diterapkan
di Jakarta karena desain fotobioreaktor dapat disesuaikan dengan lahan sehingga dapat diterapkan di lahan-lahan yang sempit seperti atap-atap gedung bertingkat dan kawasan industri.
9
DAFTAR PUSTAKA
Achmad, Rukaesih. 2004. Kimia Lingkungan. Yogyakarta: Penerbit Andi.
Amini,S. 2004. Pengaruh Umur Ganggang Halus Laut jenis Chlorella,sp dan Dunaliella,sp terhadap Pigmen Klorofil dan Karotenoid Sebagai Bahan Baku Makanan Kesehatan. Jakarta: Seminar Nasional & Temu Usaha, FakultasPertanianUniversitas Sahid.
Bishop, J.K.B. and R.E. Davis. 2000. Autonomous Observing Strategies for the Ocean Carbon Cycle. Lawrence Berkeley National Laboratory. Paper LBNL- 46860.
Chumadi, dkk. 1992. Pedoman Teknis Budidaya Pakan Alami Ikan dan Udang. Jakarta: Pusat PenelitiandanPengembangan Perikanan.
P r a n a y o g i , D . 2 0 0 3 . Studi Potensi Pigmen Klorofil dan Karotenoid dari mikroalga Jenis Chlophyceae. Lampung: Universitas Lampung.
Streets et al., 2003. Biomass burning in Asia:annual and seasonal estimates and atmospheric emissions.
T. Chrismadha et al. 2000. “Pengaruh Cahaya Intermitan Terhadap Fotosintesis Kultur Alga Chlorella vulgaris”. Makalah dipresentasikan pada Seminar Nasional Biologi VIII Bandung
Santoso et al.2011. “Mikro Alga Untuk Penyerapan Emisi CO2 Dan Pengolahan Limbah Cair Di Lokasi Industri”. Jurnal Ilmu dan Teknologi kelautan Tropis, Vol.3, 62-70.
10
