PENGARUH PENAMBAHAN SENYAWA BIKARBONAT DAN SENYAWA NITROGEN TERHADAP KANDUNGAN BIOMASSA DAN LIPID ALGA MIKRO CHLORELLA SP.

(1)

Pengaruh Penambahan Senyawa Bikarbonat dan Senyawa Nitrogen terhadap Kandungan Biomassa dan Lipid Alga Mikro Chlorella sp.

1

PENGARUH PENAMBAHAN SENYAWA BIKARBONAT DAN SENYAWA NITROGEN TERHADAP KANDUNGAN BIOMASSA DAN

LIPID ALGA MIKRO CHLORELLA SP. Kelompok B.90.3.09 Semester I – 2001/2002 Fauzi - 13097013 dan Armand Panji - 13097095

Pembimbing :

Dr. Ir. Tatang Hernas Soerawidjaja Ir. Retno Gumilang Dewi, M.Env.Eng.Sc.

Laboratorium Metodologi Perancangan dan Pengendalian Proses

ABSTRAK

Chlorella sp. adalah alga bersel satu yang hidup di air tawar maupun air

laut. Alga tersebut mampu berfotosintesis. Sumber karbon yang umum dimanfaatkan adalah CO2 dan karbon anorganik lainnya seperti ion HCO3-.

Kultur dibiakkan dalam suatu fotobioreaktor Selama dibiakkan, penyinaran diberikan secara kontinu dengan menggunakan 3 lampu fluorescent yang ditempatkan dengan jarak 30 cm dari reaktor dan udara yg mengandung 5% volume CO2 ditiupkan ke dalam reaktor.

Percobaan untuk mengetahui pengaruh penambahan bikarbonat dilakukan dengan memvariasikan penambahan NaHCO3. Hasil menunjukkan

bahwa penambahan NaHCO3 akan menyebabkan menurunnya perolehan

biomassa. Laju pertumbuhan mengalami penurunan berturut-turut untuk penambahan 0 g, 0,005 g, dan 0,01 g NaHCO3 adalah 0,060 jam-1, 0,017 jam-1,

dan 0,009 jam-1.

Kultur yang ditambahkan dengan 0,1 g NH4NO3 dibandingkan dengan

kultur yang tidak ditambahkan sama sekali. Hasilnya menunjukkan bahwa dalam keadaan defisien nitrogen, pertumbuhan alga akan melambat tetapi kandungan lipidnya besar (53%-berat kering).

1. PENDAHULUAN

Indonesia mempunyai daerah laut yang sangat luas tetapi potensinya belum sepenuhnya dikembangkan. Selama ini, fokus ekploitasi laut hanya berkisar pada pemanfaatan ikan sebagai sumber makanan dan kandungan mineralnya.

Penelitian menunjukkan bahwa alga mikro Chlorella sp. yang berhabitat di laut ini merupakan sumber protein yang tinggi (51-58% berat kering). Kecenderungan penelitian saat ini adalah pemanfaatan alga sebagai salah satu sumber bahan bakar terbaharui. Kandungan lemak dalam alga ini dapat diekstraksi

(2)

2

sehingga menghasilkan minyak nabati yang diharapkan dapat menjadi sumber bahan bakar alternatif.

Sumber karbon utama bagi alga adalah CO2 yang merupakan komponen utama dari gas hasil pembakaran. Pencemaran udara yang bersumber dari gas buangan kendaraan bermotor dan industri menjadi permasalahan utama di berbagai negara karena menimbulkan efek rumah kaca dan pemanasan global. Pemanfaatan CO2 sebagai sumber karbon bagi alga dapat menjadi solusi untuk mengurangi dampak dari gas buang dengan cara mengalirkan gas buang industri ke laut, tempat alga ini tumbuh dan berkembang. Pertumbuhan alga juga sangat dipengaruhi oleh berbagai faktor dari kondisi lingkungan, misalnya pemberian nutrisi yang tepat, suhu, pH, dan lain-lain. Untuk mengembangkan alga ini diperlukan pengetahuan akan pengaruh faktor-faktor tersebut, yaitu sejauh mana faktor-faktor tersebut berperan dalam pertumbuhannya. Oleh karena itu, penelitian mengenai faktor-faktor yang dominan dalam pertumbuhan alga akan sangat bermanfaat. Jika alga tersebut tumbuh dengan baik, akan makin banyak pula CO2 yang diserap dan akan makin banyak minyak yang diperoleh yang dapat digunakan untuk biodiesel.

Selain CO2, alga diketahui dapat memanfaatkan sumber-sumber karbon lain seperti ion bikarbonat. Yang ingin diketahui adalah senyawa manakah yang paling dominan dimanfaatkan alga tersebut dalam pertumbuhannya, gas CO2 terlarut atau ion bikarbonat. Kandungan lipid alga yang nantinya diharapkan dapat dimanfaatkan sebagai sumber bahan bakar cair alternatif juga ingin ditingkatkan dengan mengurangi kadar nitrogen dalam medium.

Tujuan penelitian ini adalah :

1. Mengetahui jenis senyawa karbon anorganik yang dimanfaatkan oleh alga mikro Chlorella sp. sebagai bahan nutrisinya dan pengaruhnya terhadap laju pertumbuhan dan kandungan biomassa alga tesebut.

2. Mengetahui pengaruh senyawa nitrogen (dalam bentuk NH4NO3) terhadap pertumbuhan dan produksi lipid alga mikro Chlorella sp.

2. DASAR TEORI Alga Mikro Chlorella sp.

Chlorella adalah genus dari alga hijau (green algae). Alga ini biasa

ditemukan di air tawar, air asin, maupun di dalam tanah, sebagai tumbuhan bersel tunggal secara individu maupun berkelompok. Alga ini memiliki bentuk spherical dan mempunyai kloroplas yang berbentuk cup [Enclycopedia Britannica, 2000]. Cara reproduksinya adalah secara aseksual, yaitu dengan otospora (non-motile

reproductive cells). Chlorella sp. memiliki jenis sel eukariotik (mempunyai

membran inti sel). Ukuran diameternya berkisar antara 2-8 mikron sehingga tidak dapat dilihat dengan mata telanjang [Taiwan Chlorella, 1996].

Chlorella sp. mempunyai dinding sel dan berkembang biak dengan cara

pemecahan dinding sel. Dalam kondisi normal, sel-sel Chlorella sp. tumbuh pada siang hari dan membelah pada malam hari. Chlorella sp. tumbuh paling baik

(3)

3

dalam kondisi asam pada pH antara 2,0-6,0. Selain itu, Chlorella sp. dapat hidup dalam air yang memiliki tingkat salinitas antara 0-5% [Richmond, 1986]. Alga ini berkembang biak pesat dalam kondisi yang cocok : sinar matahari yang kuat, air murni, dan udara bersih. Reproduksi Chlorella sp. dapat dibagi menjadi 4 tahap : pertumbuhan Æ pematangan Æ dewasa Æ pembelahan. Sebuah sel induk akan membelah menjadi 4-16 buah sel anak; dan seluruh proses ini berlangsung kurang dari 24 jam.

Pertumbuhan alga pada keadaan tunak (steady state) dapat didefinisikan dengan persamaan : kt NoN = ln N : jumlah sel t : waktu (hari)

k : konstanta laju reaksi, spesific growth rate (hari –1)

merupakan fungsi temperatur, pencahayaan, dan konsentrasi nutrisi.

Sumber Karbon

Alga mengandung 50% karbon. Sumber karbon yang paling umum adalah CO2; untuk memproduksi 1 gram alga diperlukan CO2 sebanyak 1,8 gram. Laju pertumbuhan spesifik Chlorella tidak bergantung pada konsentrasi CO2 pada rentang 0,56 sampai 4,4%. Pada konsentrasi tinggi (>6%) kandungan garam akan menjadi penghambat. Kelaziman dalam praktek = 5% CO2 pada aerating gas.

Sumber karbon lain adalah glukosa dan asetat. Kedua senyawa ini mendukung pertumbuhan alga dalam gelap. Hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan sumber karbon organik adalah perlunya mempertahankan kondisi kultur agar tetap murni. Jika tidak, pertumbuhan bakteri dan jamur akan mengalahkan pertumbuhan alga.

Ion bikarbonat juga merupakan salah satu sumber karbon anorganik. Ion ini dapat terbentuk dengan melarutkan asam karbonat yang merupakan asam diprotik. Reaksi yang terjadi :

H2CO3 + H2O ⇔ H3O+ + HCO3 -HCO3- + H2O ⇔ H3O+ + CO32- Reaksi tersebut tergantung pada kondisi pH.

Gambar 2.1 Hubungan Konsentrasi CO2, HCO3-, CO3- dengan pH Sumber : Rosalina dan Nurulita, 2000

(4)

4

Pada kondisi pH kurang dari 8, reaksi yang utama CO2 + H2O ⇔ H2CO3 (lambat)

H2CO3 + OH- ⇔ HCO3- + H2O (cepat)

Pada kondisi pH di atas 10, reaksi utama yang terjadi : CO2 + OH- ⇔ HCO3- (lambat)

HCO3- + OH- ⇔ CO32- + H2O (cepat)

Pada pH 8-10, semua reaksi kesetimbangan di atas signifikan.

Garam hidrogen karbonat juga dapat dibentuk dengan cara mereaksikan gas CO2 denga basa (OH-). Reaksi yang terjadi :

CO2 + OH- Æ HCO3

-Contoh : Natrium hidroksida direaksikan dengan CO2 akan membentuk Natrium Hidrogen Karbonat (Natrium bikarbonat).

Na+_{+ OH}-_{+ CO}

2 Æ Na+ + HCO3

-Ion bikarbonat bersifat amfoter, yaitu dapat bersifat asam maupun basa. Sifat basa dari ion bikarbonat lebih kuat dari sifat asamnya. Sebagai basa, ion ini dapat bereaksi dengan asam dengan reaksi sebagai berikut :

HCO3- + H3O+ Æ H2CO3 + H2O Æ CO2 + 2H2O Sebagai asam, ion bikarbonat bereaksi dengan basa.

Jika kultur yang mengandung ion Ca2+ dikontakkan dengan ion HCO3-, akan terbentuk Ca(HCO3-)2. Senyawa Ca(HCO3-)2 dapat terurai kembali melepaskan CO2 dan menyebabkan mengendapnya CaCO3.

Ca(HCO3-)2 (aq) Æ CaCO3 + CO2 + H2O

Dalam sistem buffer yang lemah, proses asimilasi CO2 atau bikarbonat oleh alga yang mengalami pertumbuhan pesat menyebabkan pergeseran kesetimbangan sebagai hasil dari kenaikan pH akibat meningkatnya OH- yang diekskresikan oleh alga pada medium.

Sumber Nitrogen

Sumber N yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah amonium nitrat (NH4NO3). Senyawa ini pertama kali diperkenalkan oleh Glauber, ilmuwan Jerman, pada tahun 1659; tidak terdapat secara alami karena sifatnya yang sangat larut; biasa digunakan sebagai pupuk nitrogen.

Medium Nutrisi

Medium Knop merupakan salah satu medium untuk pembiakan

Chlorella. Kandungan nitrogen dalam medium tersebut akan membuat medium

tersebut berfungsi sebagai medium yang baik sampai konsentrasi sel Chlorella mencapai 30 g/L. Air dan garam yang akan digunakan untuk medium perlu diperhatikan dengan sunggguh-sungguh agar konsentrasi pengotor tidak besar. Kehadiran chelating agent berguna untuk mempertahankan magnesium dan beberapa mikroelemen dalam larutan dan membentuk sistem buffer untuk mikroelemen. Komposisi medium Knop dapat dilihat pada Tabel 2.1.

(5)

5

Tabel 2.1 Medium Knop untuk Chlorella

Unsur Gram/liter ppm unsur

Garam utama MgSO4.7H20 2.5 KNO3 1.25 KH2PO4 1.25 Chelating agent (*) 0.50 Elemen mikro Ca (sebagai CaCl2) 0.084 30 B(sebagai H3BO3) 0.114 20 Fe (sebagai FeSO4.7H2O) 0.050 10 Zn (sebagai ZnSO4.7H2O) 0.088 20 Mn (sebagai MnCl2.H2O) 0.014 4 Mo(sebagai MoO3) 0.007 4 Cu (sebagai CuSO4.5H2O) 0.016 4 Co(sebagai Co(NO3)2.6H2O) 0.005 1 pH antara 6.3 dan 6.8

(*) Ethylenediaminetetraacetic acid ((ethylenedinitrilo)tetraacetic acid) Sumber : Kirk-Othmer, 1963

3. PROSEDUR PERCOBAAN

Percobaan dilaksanakan dalam suatu bioreaktor batch berbentuk silinder berdiameter 5 cm dan tinggi 70 cm. Sampel diambil dua kali sehari. Analisis sampel dilakukan dengan analisis spektrofotometri dan jumlah sel dihitung dengan counting-chamber.

Kultivasi Chlorella sp. dimulai dengan mempersiapkan medium dan biakan. Biakan yang akan dikembangkan dalam reaktor berasal dari biakan awal dalam labu erlenmeyer. Biakan awal sebesar 50 mL dimasukkan ke dalam labu yang berisi campuran air laut dengan medium knop sebesar 450 mL. Biakan tersebut diletakan di shaker.

Pada hari ketujuh dilakukan pemindahan biakan sebanyak 100 mL ke reaktor lalu ditambahkan 900 mL medium knop air laut. Biakan dalam reaktor dikembangkan dengan diaerasi dengan campuran CO2 - udara dan disinari dengan 3 buah lampu fluorescent berjarak 30 cm dari fotobioreaktor secara terus-menerus selama 7 hari. Ke dalam biakan tersebut ditambahkan sejumlah senyawa bikarbonat dan senyawa nitrogen secara bervariasi.

Pada hari ketujuh dilakukan pemanenan biakan. Pemilihan waktu pemanenan ini berdasarkan hasil penelitian sebelumnya yang menunjukkan bahwa pada hari ketujuh, pertumbuhan alga Chlorella sp. telah mencapai fase stasioner. Perhitungan hasil kultivasi alga Chlorella sp. menggunakan metode gravimetri. Kultur disentrifuga dengan kecepatan 4500 rpm selama 1,5 jam sehingga kultur mengendap seluruhnya. Endapan hasil sentrifuga dipanaskan dalam oven selama 24 jam dengan temperatur 80oC.

Ekstraksi dilakukan untuk memisahkan kandungan lipid dari komponen-komponen lainnya. Dari penelitian sebelumnya, jenis pelarut yang memiliki

(6)

6

konversi tinggi terhadap lipid adalah campuran kloroform-metanol dengan perbandingan 2 : 1. Biomassa alga ditambahkan dengan 35 mL campuran pelarut lalu diaduk selama 24 jam di shaker. Untuk memisahkan metanol dari campuran, aquades ditambahkan ke dalam campuran sehingga terbentuk 2 lapisan. Pencucian dilakukan sebanyak 2 kali.

Penyaringan dilakukan untuk memisahkan ampas biomassa. Filtrat yang membentuk 2 lapisan kemudian dipisahkan dengan menggunakan corong pemisah. Kloroform yang didapatkan ditampung di cawan petri dan diuapkan pada oven bersuhu 70o_{C sehingga diperoleh sisa berupa lipid alga.}

Metode analisis yang digunakan dalam percobaan ini adalah metode analisis grafik. Pertumbuhan Chlorella sp. pada tiap-tiap run yang dinyatakan dalam jumlah sel relatif terhadap jumlah sel mula-mula dialurkan terhadap waktu. Dari kurva tersebut dapat ditentukan berapa lamanya lag phase dan log phase serta dapat dihitung berapa kecepatan pertumbuhannya.

Kondisi Percobaan

Kondisi yang divariasikan pada tiap-tiap tempuhan dapat dilihat pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Variasi Percobaan

CO2 (L / menit) NaHCO3 (g) NH4NO3 (g) Run I 0.075 - - Run II 0.075 0.005 - Run III 0.075 0.01 - Run IV 0.075 - 0.1 Run V* 0.075 - -

* Kadar KNO3 dalam Medium Knop dikurangi hingga 0,5 g / L

4.

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN Pertumbuhan Chlorella sp.

Pertumbuhan alga mikro Chlorella sp. terdiri dari beberapa fase. Sewaktu mulai dikultivasikan, alga pada umumnya tidak langsung tumbuh. Selama beberapa waktu, di dalam kultur tidak ada tanda-tanda penambahan jumlah sel (tidak menghijau). Kurun waktu tersebut disebut fasa lag. Pada kurun waktu ini, alga beradaptasi terhadap lingkungannya yang baru dan menyintesa komponen-komponen yang dibutuhkan untuk pertumbuhannya seperti ribosom, ATP, dll. Setelah itu alga akan tumbuh dengan cepat pada fasa log. Alga akan tumbuh dan membelah pada laju maksimum. Laju pertumbuhan (nilai k) selama fasa ini konstan yang besarnya tergantung pada keadaan lingkungan. Pada fasa stasioner, karena keterbatasan nutrisi yang tersedia, pertumbuhan alga akan berhenti. Jumlah

(7)

7

total alga tetap pada fasa ini karena terjadi kesetimbangan antara jumlah sel yang membelah dan yang mati.

Perbandingan beberapa labu erlenmeyer yang berisi biakan Chlorella sp. menunjukkan bahwa faktor pengadukan lebih penting dari pada faktor penyinaran. Hal tersebut ditunjukkan oleh tumbuhnya alga yang diaduk tanpa sinar yang memadai dibandingkan dengan alga yang tidak diberi pengadukan namun disinari secara cukup. Selain mencegah pengendapan alga, pengadukan juga membuat alga selalu berada dalam lingkungan yang berkadar oksigen dan karbondioksida seragam yang diperlukan untuk respirasi dan fotosintesis.

Identifikasi Senyawa Karbon Anorganik yang Dibutuhkan Chlorella sp. Penginjeksian gas CO2 ke dalam air laut akan menyebabkan terbentuknya suatu kesetimbangan antara gas CO2 terlarut dan ion bikarbonat selama pH berada di antara 4-9. Na+ merupakan kation yang paling banyak terdapat di dalam air laut sehingga NaHCO3 dipilih sebagai senyawa yang berfungsi untuk menambahkan konsentrasi bikarbonat sehingga pengaruh senyawa bikarbonat terhadap pertumbuhan Chlorella sp. bisa diamati pada penelitian ini.

Pola pertumbuhan alga mikro Chlorella sp. dalam medium yang mengandung sejumlah ion bikarbonat tertentu dapat dilihat pada Gambar 4.1. Hasil analisa kurva-kurva tersebut disajikan pada Tabel 4.1.

Gambar 4.1 Kurva Pertumbuhan Chlorella sp. pada Berbagai Variasi Kandungan Ion Bikarbonat dalam Medium

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 -75 -50 -25 0 25 50 75 100 125 150 waktu (jam) Juml ah rel ati f Tanpa Bikarbonat Penambahan 0,005 g Bikarbonat Penambahan 0,01 g Bikarbonat

Tabel 4.1 Kinetika Pertumbuhan Chlorella sp. Pada Berbagai Variasi Kandungan Ion Bikarbonat dalam Medium

Tanpa Bikarbonat Bikarbonat 0,005 g Bikarbonat 0,01 g

lag phase (jam) 60 0 0

log phase (jam) 35 90 90

k (gen/jam) 0.060 0.017 0.009

doubling time (jam) 16.58 60.44 111.15

(8)

8

Penelitian yang telah dilakukan oleh Pratt (1943), yang melakukan percobaan dengan menambahkan sejumlah KHCO3 dan NaHCO3 ke medium kultivasi alga mikro Chlorella sp., menunjukkan bahwa penambahan KHCO3 mendapatkan hasil yang bertentangan dengan penambahan NaHCO3. Pada penambahan kalium bikarbonat, laju pertumbuhan meningkat 25-35% sedangkan untuk penambahan natrium bikarbonat, laju pertumbuhannya menurun hingga 35-45%. Sampai saat ini belum ada penjelasan yang pasti mengapa hal tersebut terjadi. Baik natrium maupun kalium diperlukan oleh sel Chlorella sp. untuk mempertahankan / meningkatkan tekanan osmotik dalam sel; dalam hal ini kalium lebih efektif dalam menjalankan fungsi tersebut. Selain itu, ternyata kalium juga berfungsi sebagai kofaktor dari enzim-enzim yang terdapat dalam sel dan berperan dalam sintesis protein. Berdasarkan fungsi-fungsi tersebut, diperkirakan sel lebih memilih untuk memanfaatkan kalium daripada natrium.

Penambahan ion K+ dan Na+ ke dalam kultur dapat meningkatkan salinitas medium. Meskipun alga cukup tahan dalam lingkungan yang salinitasnya tinggi (5%), kemungkinan besar alga akan mati pada tingkat salinitas lebih tinggi dari 5%. Penambahan KHCO3 akan meningkatkan pertumbuhan alga karena banyak ion K+ yang dimanfaatkan alga. Penambahan KHCO3 tidak mempengaruhi salinitas medium karena K+ dimanfaatkan oleh alga untuk pertumbuhannya sebagai kofaktor enzim seperti yang telah disampaikan sebelumnya. Hal yang sebaliknya, penambahan NaHCO3 akan meningkatkan salinitas medium karena banyaknya ion Na+ di dalam medium yang kurang dimanfaatkan alga. Pada penelitian kali ini, jumlah Na+ yang ditambahkan relatif sedikit sehingga tidak menyebabkan peningkatan salinitas medium yang berarti. Jadi penambahan NaHCO3 ini hanya berpengaruh pada perubahan konsentrasi HCO3-.

Shigetoh Miyachi menemukan bahwa meskipun pada umumnya Chlorella

sp. tidak dapat menggunakan ion bikarbonat sebagai sumber karbonnya, ada

beberapa spesies Chlorella yang mengandung enzim carbonic anhydrase yang berfungsi untuk mengubah ion bikarbonat menjadi CO2. Berdasarkan hal tersebut, dapat disimpulkan bahwa pada dasarnya alga tersebut menggunakan gas CO2 terlarut sebagai sumber karbonnya. Penambahan ion bikarbonat menambah sumber karbon anorganik sehingga pertumbuhan alga seharusnya semakin cepat. Namun, percobaan menunjukkan hasil yang sebaliknya. Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa spesies Chlorella yang dipakai dalam penelitian ini tidak dapat memanfaatkan ion bikarbonat sebagai sumber karbonnya. Pada percobaan tanpa penambahan senyawa bikarbonat, pH kultur yang diinjeksi gas CO2 relatif rendah (pH 5) sehingga jumlah CO2 terlarut, yang membentuk kesetimbangan dengan ion bikarbonat dalam medium, relatif lebih banyak dibandingkan jumlah ion bikarbonat (lihat Gambar 2.1). Penambahan senyawa bikarbonat dalam medium akan menggeser nilai pH menjadi sekitar 7 sehingga jumlah CO2 terlarut dalam medium menjadi lebih sedikit dibandingkan jumlah ion bikarbonat. Oleh karena itu, laju pertumbuhan Chlorella sp. pada kultur yang ditambahkan NaHCO3 lebih lambat daripada laju pertumbuhan pada kultur yang hanya diinjeksi gas CO2.

(9)

9

Pengaruh Senyawa Nitrogen terhadap Pertumbuhan Chlorella sp.

Alga hanya dapat bertahan hidup pada kondisi sekitar pH netral (pH 5-9). Penambahan asam maupun basa yang berlebihan akan menggeser pH keluar dari rentang tersebut, yang mengakibatkan alga mati. Kehadiran ion NO3- saja akan menimbulkan sifat asam ke dalam medium, sebaliknya penambahan NH4+ akan membuat medium bersifat basa. Oleh karenanya, dipilih senyawa NH4NO3 yang bersifat cenderung asam (untuk mempertahankan jumlah CO2 terlarut yang cukup) namun tetap membawa ion NH4+ yang bersifat basa lemah.

Dalam percobaan-percobaan ini, satu medium kultivasi dibuat kaya akan senyawa nitrogen (ditambahkan 0,1 g amonium nitrat) sedangkan yang lainnya dibuat dalam keadaan defisien senyawa nitrogen. Percobaan untuk membuat kultur kekurangan nitrogen dilakukan dengan mengurangi kadar KNO3 dalam medium Knop yang dipakai dari 1,25 g / L menjadi 0,5 g / L. Pola pertumbuhan

Chlorella sp. dalam medium-medium tersebut dapat dilihat pada Gambar 4.2.

Hasil analisa kurva-kurva pertumbuhan tersebut disajikan pada Tabel 4.2.

Gambar 4.2 Kurva Pertumbuhan Chlorella sp . pada Berbagai Variasi Kandungan Senyawa Nitrogen dalam Medium

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 0 20 40 60 80 100 Waktu (jam) Jumlah Relati f Nitrat Tanpa Nitrat

Tabel 4.2 Kinetika Pertumbuhan Chlorella sp. Pada Berbagai Variasi Kandungan Senyawa Nitrogen dalam Medium

Nitrat Tanpa Nitrat

lag phase (jam) 0 40

log phase (jam) 69 29

K (gen/jam) 0.022 0.011

Doubling time (jam) 46.45 87.15

k : laju pertumbuhan doubling time = 1/k Tabel 4.3 Perolehan Berat Kering dan Lipid Alga

Run I (Knop) Run II (Knop + 0,005 g NaHCO3) Run III (Knop + 0,01 g NaHCO3) Run IV (Knop + 0,1 g NH4NO3) Run V (Knop – 0,75 g KNO3) Berat Kering (mg) 172 228 321 64 62 Berat Lipid (mg) 34 43 57 8 33 %Lipid 19.8 18.9 17.8 12.5 53.2

(10)

10

Dari hasil analisis kandungan lipid dalam alga (Tabel 4.3) diperoleh bahwa kultur yang dibiakkan dalam kondisi kekurangan nitrogen menunjukkan peningkatan jumlah lipid dalam selnya dibandingkan dengan jumlah lipid pada kultur yang kaya akan nitrogen. Produk fotosintesis berubah dari protein, karbohidrat, dan menjadi lipid. Lipid akan mulai terbentuk mulai hari ke-4 setelah nitrogen habis. Kekurangan N juga menyebabkan jumlah klorofil sel menurun sehingga laju fotosintesis pun berkurang yang menyebabkan laju pertumbuhan melambat dan hasil panen relatif lebih sedikit.

5. KESIMPULAN

Hal-hal pokok yang dapat disimpulkan adalah sebagai berikut ini.

• Sumber karbon anorganik yang lebih dibutuhkan oleh alga mikro

Chlorella sp. untuk pertumbuhannya adalah CO2 terlarut daripada HCO3-. • Penambahan NaHCO3 dalam medium kultivasi mengurangi hasil biomassa

dan laju pertumbuhan spesifik dari alga Chlorella sp., di mana ion Na+ kurang berpengaruh (penambahan yang dilakukan tidak melebihi ambang batas salinitas medium untuk alga dapat tumbuh dengan baik) dibandingkan dengan ion HCO3-.

• Pengurangan senyawa nitrogen di dalam kultur menyebabkan meningkatnya kandungan lipid alga hingga 53,2% dan laju pertumbuhan menurun dari 0,022 jam-1 menjadi 0,011 jam-1.

• Dalam pertumbuhannya, alga mengalami phase lag yang merupakan waktu yang dibutuhkan alga untuk beradaptasi dengan lingkungan. Parameter lain yang dapat diamati pada penelitian ini yang juga mempengaruhi pertumbuhan alga adalah : pH, aerasi, dan penyinaran.

DAFTAR PUSTAKA

Beatrix dan Lusia Wati. Pengaruh Injeksi CO2 Terhadap Pertumbuhan Alga

Mikro Chlorella Dalam Air Laut Alami. Jurusan Teknik Kimia ITB,

Bandung, 1999.

Becker, E.W. Microalgae : Microbiology and Biotechnology. Cambridge University Press, Cambridge, 1994.

Juninine, Rosalia dan Nurulita. Pengaruh CO2 Terlarut Pada Laju Pertumbuhan

Alga Mikro Chlorella sp. Jurusan Teknik Kimia ITB, Bandung, 2000.

Lewin, Ralph A., Physiology and Biochemistry of Algae, Academic Press, New York, 1962.

Pratt, Robertson, Studies on Chlorella vulgaris : Influence on Photosynthesis of

Prolonged Exposure to NaHCO3 and KHCO3, American Journal of Botany

20, 626-9, 1943.

Prescott, Landsing M., John P. Harley, dan Donald A Klein, Microbiology, Edisi IV, McGraw-Hill Books Co., 1999.