2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Ganggang Mikro
Ganggang termasuk golongan tumbuhan berklorofil yang meliputi bermacam-macam organisme, dari luar ganggang mikro sering telah menampakkan suatu perbedaan, sehingga terlihat menyerupai kormus tumbuhan tinggi, akan tetapi dari segi anatomi sel-selnya belum menunjukkan perbedaan (yang mendalam). Ganggang berukuran sangat beragam dari yang berukuran sangat kecil dalam skala μm sampai beberapa meter panjangnya. Organisme ini mengandung klorofil serta pigmen-pigmen lain untuk melangsungkan proses fotosintesis. Hampir semua organisme yang tergolong dalam divisi ini hidup di dalam air, baik air tawar maupun air laut, atau setidak-tidaknya kehidupannya terikat pada tempat - tempat yang basah di darat (Tjitrosoepomo, 2005).
Ganggang adalah tumbuhan talus (Thallophyta). Secara umum ada beberapa divisi ganggang utama yang dikenal di dunia yaitu:
a. Divisi Chlorophyta Klas :Chlorophyceae
Ordo :Volvocales, Tetrasporales, Chlorococcales, Chlorosarcinales, Ulotrichales, Sphaeropleales, Chaetophorales, Trentepohliales, Oedogoniales, Ulvales, Cladophorales, Acrosiphoniales, Caulerpales, Siphonocladales, Dasycladales, dan Zygnematales
Chlorophyta berukuran antara 3 – 30 μm, memiliki alat gerak (flagela) dan motil kecuali selama fase reproduksi. Pada reproduksi aseksual, individu yang berenang bebas menjadi nonmotil karena flagela menghilang. Dalam beberapa kasus, sel-sel anak tidak membentuk flagela melainkan sel-sel terus saja memperbanyak diri. Masa sel yang terbentuk dinamakan stadia palmeloid. Stadia ini terdapat pada banyak ganggang sebagai fase perkembangan predominan (Pelczar dan Chan, 1986). Setiap sel mempunyai satu nukleus dan satu kloroplas besar yang berbentuk mangkuk. Spesies Chlorophyta yang bersel tunggal ada yang dapat berpindah tempat, tetapi ada pula yang menetap. Chlorophyta merupakan golongan terbesar dari ganggang dan merupakan kelompok ganggang yang paling beragam, karena ada yang bersel tunggal, berkoloni, dan bersel banyak. Ganggang ini banyak terdapat didanau, kolam, laut dan kebanyakan hidup di air tawar (Bold dan Wynne, 1985).
Chlorophyta atau yang lebih umum disebut ganggang hijau pada sel-selnya mempunyai kloroplas yang berwarna hijau dan mengandung selulosa, mengandung klorofil a dan b serta karotenoid. Chlorophyta pada kloroplasnya terdapat butiran padat yang disebut pirenoid yang berfungsi untuk pembentukan tepung dan minyak. Perkembangbiakannya secara aseksual dan seksual. Secara seksual dengan anisogami dan secara aseksual dengan zoospora dengan 3 - 4 flagela dan mempunyai 2 vakuola kontraktil yang berguna untuk memaksa kelebihan air keluar dari selnya. Suatu bintik mata merah (stigma) yang merupakan situs persepsi cahaya dan mengendalikan respon fototaktik (gerak menuju cahaya) ganggang ini (Tjitrosoepomo, 2005).
b. Divisi Chrysophyta
Klas :Chrysophyceae dan Bacillariophyceae
Ordo :Ochromonadales, Chrysamoebidales, Chrysocapsales, Chrysosphaerales, Phaeothamniales, Sarcinochrysidales, Pedinellales, Dictyochales.
Sebagian besar Chrysophyta memiliki flagela, tetapi beberapa diantaranya ameboid oleh adanya perluasan pseudopodial protoplasmanya. Bentuk ameboid yang bugil ini dapat mengambil makanan berbentuk partikel dengan bantuan pseudopodia. Divisi Chlorophyta juga tercakup kokoid dan bentuk filamen yang nonmotil. Kebanyakan ganggang yang termasuk kedalam divisi ini adalah uniseluler, tetapi beberapa membentuk koloni. Ganggang ini memiliki warna khas krisofit yang disebabkan karena klorofilnya tertutup pigmen-pigmen berwarna coklat. Reproduksi Chlorophyta pada umumnya dengan cara pembelahan biner tetapi dapat juga secara seksual dengan isogami (Pelczar dan Chan, 1986).
Diatom adalah ganggang pada klas Bacillariophyceae yang bersifat uniseluler, diatom memiliki ukuran bervariasi antara 5 μm hingga 5 mm, beberapa diatom merupakan koloni dengan bentuk yang bermacam-macam. Sel diatom mempunyai inti dan kromatofora yang berwarna kuning coklat, dalam kromatofora terkandung beberapa macam zat warna, antara klorofil a, karoten, santofil dan fikosantin dan ada yang tidak memiliki zat warna. Diatom memproduksi vitamin A dan D. Kerangka diatom tersusun atas molekul SiO2. Organisme diatom semasa hidupnya aktif melakukan metabolisme silikon. Unsur Si bersifat esensial bagi pertumbuhan dan perkembangan mahluk hidup. Pada
makhluk hidup, kandungan silikon di kulit, tulang dan jaringan pengikat mencapai 0.01-0.04% (Angka dan Suhartono, 2000).
Diatom adalah autotrof, hanya yang tidak mempunyai zat warna yang bersifat heterotrof dan hidup sebagai saprofit. Diatom berkembangbiak dengan tiga cara yaitu dengan vegetatif melalui pembelahan sel, vegetatif melalui auksospora (zigot) dan secara generatif melalui oogami. Diatom mendominasi fitoplakton dalam lautan serta perairan air tawar. Lapisan-lapisan tanah yang banyak mengandung sisa-sisa diatom dinamakan tanah diatom (terra silicea). Diatom memiliki anggota sekitar 100.000 spesies diseluruh dunia. Sel-sel diatom menyimpan karbon dalam berbagai bentuk. Diatom menyimpan karbon dalam bentuk minyak alamiah atau sebagai polimer karbohidrat yang dikenal sebagai chrysolaminarin. Beberapa spesies lain kaya akan minyak (Tjitrosoepomo, 2005). c. Divisi Rhodophyta
Klas :Bangiophycidae
Ordo :Porphyridiales, Compsopogonales, dan Bangiales.
Rhodophyta berwarna merah sampai ungu. Kromatofora berbentuk cakram atau suatu lembaran, mengandung klorofil-a dan karotenoid, tetapi warna ini tertutup oleh zat warna merah yang berfluoresen, yaitu fikoeritrin dan pada jenis-jenis tertentu terdapat fikosianin. Ganggang ini bersifat uniseluler, berfilamen dan ada yang membentuk struktur daun. Material utama pada ganggang merah adalah suatu polisakarida yang dinamakan tepung florida yang merupakan hasil polimerisasi dari glukosa, berbentuk bulat, tidak larut dalam air, dan seringkali berlapis-lapis. Tepung ini tidak terdapat pada kromatofora tetapi pada permukaannya. Selain tepung florida terdapat juga floridosida yaitu persenyawaan gliserin dan galaktosa serta minyak. Dinding sel dari ganggang merah ini juga terdiri atas dua lapis, di dalam terdiri atas selulosa dan dinding luar terdiri atas pektin yang berlendir. Habitat hidup ganggang merah adalah laut atau ekosistem payau (Atlas dan Bartha, 1981).
d. Divisi Cyanophyta
Klas :Cyanophyceae
Ordo :Chroococcales, Chamaesiphonales, dan Oscillatoriales
Cyanophyta bersel tunggal atau berbentuk benang dengan struktur tubuh yang masih sederhana. Bersifat autotrof dimana kromatofora dan inti tidak ditemukan. Dinding sel mengandung pektin, hemiselulosa dan selulosa yang
kadang-kadang berupa lendir, di tengah-tengah sel terdapat bagian yang tidak berwarna yang mengandung asam deoksi-ribonukleat dan asam ribonukleat. Sel-sel yang telah tua tampak vakuola. Ganggang ini tidak memiliki flagela sebagai alat geraknya. Umumnya gerakan ganggang ini karena adanya kontraksi tubuh dan dibantu dengan pembentukan lendir. Setelah pembelahan sel – sel tetap bergandengan dengan perantara lendir tadi, dan dengan demikian terbentuk kelompok-kelompok atau koloni. Sebagai zat makanan ditemukan glikogen dan butir-butir sianofisin (lipo-protein) (Tjitrosoepomo, 1994).
Hingga saat ini diperkirakan terdapat 2000 spesies Cyanophyta yang dapat ditemukan di berbagai habitat yang mengandung air, maupun di dalam tanah serta di bebatuan. Secara umum Cyanophyta lebih mendominasi pada habitat dengan kemasaman netral atau sedikit alkali. Ganggang ini hidup sebagai plakton dan bentos (Bold dan Wynne, 1985).
e. Divisi Euglenophyta
Klas :Euglenophyceae
Ordo :Eutreptiales, Euglenales, dan Heteronematales
Euglena merupakan bagian dari Chlorophyta karena adanya klorofil-a dan b dalam kloroplas, ganggang ini bersifat uniselular dan bergerak secara aktif dengan flagela. Sel euglena tidak kaku dan tidak memiliki dinding sel yang berisikan selulosa. Membran luar lentur dan dapat digerakkan. Beberapa spesies tertentu memiliki bintik mata merah yang jelas. Vakuola kontaktil dan fibril juga dijumpai dalam sel. Fotosintesis dilakukan di dalam kloroplas dan bersifat autotrofik fakultatif. Euglena tersebar luas di tanah maupun dalam air (Pelczar dan Chan, 1986).
f. Divisi Phaeophyta
Klas :Phaeophyceae
Ordo :Ectocarpales, Chordariales, Sporochnales, Desmarestiales, Cutleriales, Sphacelariales, Tilopteridales, Dictyotales, Dictyosiphonales, Scytosiphonales, Laminariales, Fucales, dan Durvillaeales.
Phaeophyta dalam kromatoforanya terkandung fikosantin. Sebagai hasil asimilasi dan sebagai zat makanan cadangannnya tidak pernah ditemukan zat tepung, tetapi sampai 50% dari berat keringnya terdiri atas minyak dan laminarin yaitu sejenis karbohidrat yang lebih dekat dengan selulosa dari pada tepung.
Dinding selnya terdiri atas selulosa di bagian dalam dan bagian luar pektin. Sel-selnya hanya memiliki satu inti. Kebanyakan jenis ganggang ini hidup dalam air laut, sebagian lainnya di air tawar (Tjitrosoepomo, 1994).
2.1.1 Komposisi kimia sel ganggang mikro
Komposisi kimia sel semua jenis ganggang umumnya terdiri dari protein, karbohidrat, lemak (fatty acids) atau lipid dan asam nukleat. Perbedaan komposisi lipid pada ganggang seringkali memperlihatkan sebagai hasil dari variasi pada lingkungan atau kondisi media biakan. Komposisi kimia ganggang dalam persen bobot kering disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Komposisi kimia ganggang dalam persen bobot kering
Ganggang
Komposisi kimia (% bobot kering)
Protein Karbohidrat Lemak Asam
nukleat Scenedesmus obliquus Scenedesmus quadricauda Scenedesmus dimorphus Chlamydomonas rheinhardii Chlorella vulgaris Chlorella pyrenoidosa Spirogyra sp. Dunaliella bioculata Dunaliella salina Euglena gracilis Prymnesium parvum Tetraselmis maculata Porphyridium cruentum Spirulina platensis Spirulina maxima Synechoccus sp. Anabaena cylindrica 50-56 47 8-18 48 51-58 57 6-20 49 57 39-61 28-45 52 28-39 46-63 60-71 63 43-56 10-17 - 21-52 17 12-17 26 33-64 4 32 14-18 25-33 15 40-57 8-14 13-16 15 25-30 12-14 1.9 16-40 21 14-22 2 11-21 8 6 14-20 22-38 3 9-14 4–9 6-7 11 4-7 3-6 - - - 4-5 - - - - - 1-2 - - 2-5 3-4.5 5 - Sumber : Becker (1994)
Lemak merupakan unsur terbanyak ketiga yang terdapat di dalam organisme hidup. Lemak terdapat pada sel-sel organ vegetatif tumbuhan di dalam protoplasma. Lemak adalah salah satu bentuk lipid yang merupakan bentuk simpanan dari karbon, hidrogen dan oksigen. Angka dan Suhartono (2000), menemukan bahwa pada ganggang hijau biru Spirulina kaya akan asam lemak tak jenuh. Salah satu jenis yang utama adalah asam linolenat yang mencapai 20% dari total lipid. Jenis gula yang menyusun karbohidrat Spirulina termasuk ramnosa (19%), glukan (1.5%), silitol berfosfat (2.5%), glukosamin dan asam muramat (2%), glikogen (0.5%), serta asam sialat (0.5%). Bold dan Wynne (1985), menambahkan bahwa 1.7 % dari berat dinding sel Pleurotaenium adalah
lipid, 0.32% adalah nitrogen dan selebihnya adalah glukosa, galaktosa, xylosa dan arabinosa. Ganggang adalah tumbuhan yang dapat berfotosintesis. Gula merupakan karbohidrat paling sederhana yang dihasilkan dari fotosintesis.
Total sel yang mengandung lemak (fatty acids) pada diatom dipelajari berada pada jumlah yang cukup pada total sel lipid yaitu 1.6-52.4 pg sel-1 dan 898 pg sel -1 pada Coscinodiscus sp. Pada lemak jenuh diperoleh 16-37% dari total lemak (fatty acids) (Dunstan et al., 1993). Kandungan lipid ganggang mikro dipengaruhi oleh keadaan lingkungan fisiknya. Menurut Khotimchenko dan Yakovleva (2004), rasio kandungan dan struktur lipid ganggang merah Tichocarpus crinitus sangat dipengaruhi oleh kondisi cahaya. T. crinitus memiliki kandungan lipid yang melimpah pada kondisi intensitas cahaya yang tinggi. Lipid pada jenis ganggang ini terdiri atas glikolipid, phospolipid dan lipid. Glikolipid mencapai 58 - 63% dari total lipid dan terdiri dari monogalactosyldiacylglycerol (MGDG), digalactosyldiacylglycerol (DGDG) dan sulfoquinovosyldiacylglycerol (SQDG). Phospolipid utama pada T. crinitus adalah phosphatidylcholine (PC) dan phosphatidylglycerol (PG), sedangkan Lipid terdiri dari triacylglycerols (TG). Kandungan total lipid pada berbagai kelas ganggang disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2 Kandungan total lipid pada berbagai kelas ganggang
Klas ganggang Total lipid
(%biomasa)
Kandungan total lipid
Hidrokarbon (% biomasa) Neutral lipid Glycolipid Phospholipid Chlorophyceae 1-70 21-66 6-62 17-53 0.03-1.0 Chrysophyceae 12-72 - - - - Rhodophyceae - 41-58 42-59 - - Cyanophyceae 2-23 11-68 12-41 16-50 0.005-0.6 Euglenophyceae 17 - - - - Bacillariophyceae 1-39 14-60 13-44 10-47 0.2-0.7
Sumber : Borowitzka dan Borowitzka (1988)
Efek dari konsentrasi hara nitrogen dalam kultur media terhadap produksi lipid dilaporkan oleh Regnault et al. (1995), bahwa pada konsentrasi nitrogen tinggi, ganggang hijau Chlorella vulgaris, Scenedesmus obligus dan Frintschiella tuberose menghasilkan sejumlah besar polar lipid. Pada konsentrasi nitrogen yang rendah, kandungan lipid, terutama triacylglycerols (TG), meningkat. Sebaliknya kandungan C14 lemak (fatty acids) berada pada jumlah yang tetap. Becker (1994), menemukan bahwa pada kondisi optimum Dunaliella spp. dapat
mengakumulasi hingga 40% gliserol dari total biomasa. Pada kultur media terbuka menunjukkan rata-rata produksi Dunaliella spp. sekitar 4.5 g gliserol m-2 d-1 dapat ditemukan pada media dengan salinitas 3.5 M. Kandungan gliserol yang lebih tinggi dapat ditemukan pada kultur media dengan tingkat salinitas yang lebih rendah.
Hidrokarbon merupakan senyawa dasar pembentuk bahan bakar. Sejumlah kecil hidrokarbon terdeteksi sebanyak (0.3- 10% dari total lipid), yang didominasi n-C 21:5 dan n-C 21:6 pada semua spesies ganggang kecuali pada Haslea ostrearia, dan Rhizosolenia setigera dimana C25 dan C 30 tersedia dalam jumlah yang melimpah (Dunstan et al., 1993).
2.1.2 Pendekatan Identifikasi Ganggang Mikro
Pendekatan identifikasi ganggang mikro dilakukan dengan mengacu pada Bold dan Wynne (1985) dalam “Introduction to The Algae Structure and Reproduction”. Identifikasi ganggang mikro yang utama didasarkan pada karakteristik morfologi serta sifat-sifat selular seperti: sifat pigmen fotosintetik; struktur sel dan flagela yang dibentuk oleh sel-sel yang bergerak, serta lipid sebagai bahan cadangan organik yang dihasilkan sel.
1. Karakteristik morfologi
Banyak spesies ganggang terdapat sebagai sel tunggal yang dapat berbentuk bola, batang, gada atau kumparan. Ganggang memiliki ukuran sangat beragam. Ganggang ada yang memiliki flagela ada yang tidak. Bersifat uniseluler tetapi spesies tertentu membentuk koloni-koloni multiseluler. Beberapa koloni merupakan agregasi (kumpulan) sel-sel tunggal identik yang saling melekat setelah pembelahan. Ganggang sebagaimana protista eukariotik yang lain, mengandung nukleus yang membatasi membran yang mengandung pati, tetesan minyak dan vakuola. Setiap sel mengandung satu atau lebih kloroplas, yang dapat berbentuk pita, di dalam matriks kloroplas terdapat gelembung-gelembung pipih bermembran yang dinamakan tilakoid. Membran tilakoid berisikan klorofil dan pigmen-pigmen pelengkap yang merupakan situs reaksi cahaya fotosintesis.
2. Sistem pigmen
Pigmen terdapat dalam kloroplas. Kloroplas di dalam sel letaknya mengikuti bentuk dinding sel (parietal). Kloroplas kerap berisi masa protein cadangan, yang disebut pirenoid.
Tubuh ganggang terdapat zat warna (pigmen), yaitu: - Fikosianin : warna biru
- Klorofil : warna hijau - Fikosantin : warna coklat - Fikoeritrin : warna merah - Karoten : warna keemasan - Xantofil : warna kuning 3. Sifat bahan cadangan
Cadangan makanan ganggang umumnya merupakan amilum yang tersusun sebagai rantai glukosa tidak bercabang yaitu amilosa dan rantai yang bercabang amilopektin. Seringkali amilum tersebut terbentuk dalam granula bersama dengan badan protein dalam plastida disebut pirenoid. Pirenoid umumnya diliputi oleh butiran-butiran pati, pirenoid ini berasal dari hasil asimilasi berupa tepung dan lemak (lipid) tetapi beberapa jenis tidak mempunyai pirenoid. 4. Struktur sel dan Flagela
Struktur tubuh ganggang sangat bervariasi. Beberapa spesies yang bersel tunggal dapat bergerak atas kekuatan sendiri (motil), sedangkan sebagian lagi non motil. Koloni ganggang dapat berupa benang-benang (filamen). Koloni yang tidak membentuk filamen biasanya merupakan kumpulan sel berbentuk bundar atau pipih tanpa alat lekat (holdfast).
Dua tipe pergerakan fototaksis pada gangang yaitu: a. Pergerakan dengan flagela
Pada umumnya sel ganggang dijumpai adanya flagela. Flagela dihubungkan dengan struktur yang sangat luas disebut aparatus neuromotor, merupakan granula pada pangkal dari tiap flagela disebut blepharoplas. Flagela tersebut dikelilingi oleh selubung plasma.
b. Pergerakan dengan sekresi lendir
Beberapa divisi ganggang juga terdiri dari anggota bersel satu yang tidak mempunyai flagela atau tidak mempunyai alat gerak yang lain. Mekanisme daya penggerak disebabkan adanya stimulus cahaya yang diduga oleh adanya sekresi lendir melalui porus dinding sel pada bagian apikal dari sel. Daya penggerak lain
oleh modifikasi khusus gerak ameboid. Gerakan ditimbulkan oleh arus sitoplasmik yang terarah di dalam kanal rafe, yang mendorong sel diatas substrat (Stanier et al., 1982).
Berdasarkan uraian diatas maka divisi taksonomi ganggang utama berdasarkan sifat-sifat seluler disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3 Divisi taksonomi ganggang utama berdasarkan sifat-sifat seluler
Nama Umum (Divisi) Sistem pigmen Sifat Bahan Cadangan
Struktur Sel dan Flagela Ganggang Hijau (Chlorophyta) Klorofil; karoten; xantofil
Pati, minyak Kebanyakan non motil
(kecuali satu ordo), tetapi beberapa sel reproduktif dapat berflagela Ganggang Keemasan
dan Diatom (Chrysophyta)
Karoten Karbohidrat seperti
pati; minyak
Flagela: 1 atau 2 sama atau tidak sama; pada beberapa permukaannya tertutup oleh sisik-sisik khas Ganggang Merah (Rhodophyta) Fikoeritrin; karoten dan xantofil Pati floridean (seperti glikogen)
Nonmotil; agar dan keragen dalam dinding sel Ganggang Hijau Biru
(Cyanophyta) Fikosianin; fikoeritrin Glikogen dan minyak Nonmotil; selulosa dan pektin dalam dinding sel Euglenoid (Euglenophyta) Klorofil; karoten; xantofil Karbohidrat seperti pati; minyak Flagela: 1, 2, atau 3 yang sama, agak apikal ; ada
kerongkongan ; tidak ada dinding sel tetapi mempunyai pelikel elastik
Ganggang Coklat (Phaeophyta)
Fikosantin Laminarin dan lipid Flagela: 2 lateral, tak
sama; asam alginat dalam dinding sel Sumber : Pelczar dan Chan (1986)
2.2 Fisiologis Ganggang Mikro
Secara umum komunitas ganggang baik di perairan maupun darat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan yang ada seperti intensitas cahaya, suhu, salinitas, pH, konsentrasi zat hara organik dan anorganik.
2.2.1 Intensitas Cahaya dan Suhu
Ganggang adalah organisme photoautotropik atau phototropik. Cahaya menjadi faktor pembatas fotosintesis pada intensitas yang rendah. Pada keadaan ini laju dari keseluruhan fotosintesis ditentukan oleh laju suplai energi cahaya. Laju difusi CO2 ke dalam sel juga dapat mengontrol laju fotosintesis secara keseluruhan. Keadaan jenuh cahaya kemungkinan dicapai karena CO2 menjadi faktor pembatas. Jika intensitas cahaya atau konsentrasi CO2 menjadi faktor pembatas fotosintesis, maka suhu akan sangat kecil pengaruhnya. Laju fotosintesis baru bersifat tanggap terhadap suhu pada keadaan dimana cahaya bukan merupakan faktor pembatas. Nilai maksimum kecepatan proses fotosintesis terjadi pada kisaran suhu 25-400C (Reynolds, 1990). Ganggang memiliki berbagai jenis pigmen dalam kloroplasnya, maka panjang gelombang cahaya yang diserapnya menjadi lebih bervariasi.
Laju pertumbuhan Chaetoceros gracilis naik pada intensitas penyinaran 500-10.000 klux. Skeletonema costatum banyak dipengaruhi oleh periode penyinaran dengan 10-12 jam gelap merupakan periode penyinaran yang optimum untuk pertumbuhannya. Sehingga dengan peningkatan intensitas sinar dari 500-12.000 klux dapat meningkatkan pertumbuhan jenis ganggang ini, akan tetapi akan menurun jika intensitas melebihi 12.000 klux. Intensitas sinar sebesar 4000-5000 klux merupakan kisaran intensitas sinar optimal untuk pembentukan auksospora diatom (Isnansetyo dan Kurniastuty, 1995).
Menurut Borowitzka dan Borowitzka (1988), Dunaliella spp. memiliki toleransi yang tinggi terhadap suhu. Hal ini dimungkinkan oleh adanya dinding sel yang terdiri atas protein. Pada suhu diatas 400C Dunaliella tertiolecta mulai mengeluarkan gliserol pada komponen plasma membran sebagai bentuk penyesuaian terhadap perubahan lingkungan.
Setiap jenis ganggang membutuhkan cahaya dan suhu tertentu untuk pertumbuhan maksimumnya. Welch (1980), menyatakan bahwa diatom akan mendominasi perairan pada saat intensitas cahaya tinggi dan suhu rendah. Chlorohyta melimpah pada kondisi intensitas cahaya tinggi dan suhu tinggi,
sedangkan Cyanophyta akan mendominasi perairan apabila intensitas cahaya rendah dan suhu tinggi.
2.2.2 Salinitas dan pH
Salinitas dan pH merupakan parameter oseanografi yang penting. Salinitas adalah salah satu faktor yang berpengaruh terhadap organisme air dalam mempertahankan tekanan osmotik dalam protoplasma dengan air sebagai lingkungan hidupnya. Menurut Isnansetyo dan Kurniastuty (1995), ganggang Phaeodactylum sp. bertoleransi terhadap kadar garam 20-700/00 dan mengalami pertumbuhan optimal pada kisaran salinitas 350/00. Chaetoceros sp. memiliki kisaran salinitas sangat tinggi yaitu 6-500/00, dengan kisaran salinitas 17-250/00 sebagai salinitas optimum untuk pertumbuhannya. Sedangkan pada Skletonema costatum salinitas yang optimal untuk pembentukan auksospora adalah 20-350/00. Menurut Takagi et al. (2005), penambahan 0,5 M NaCl selama kultivasi ganggang mikro laut Dunaliella memberikan peningkatan pertumbuhan dan kandungan lipid.
Konsentrasi ion hidrogen (H+) dalam cairan sel dan protoplasma sangat penting bagi fisiologis ganggang. Ganggang umumnya hidup dengan baik pada pH netral (pH 7). Colman dan Gehl (1983), menyatakan bahwa aktivitas fotosintesis akan turun menjadi maximum 33% ketika pH turun pada 5.0. Pertumbuhan ganggang laut jenis Chlorella sp. sangat baik pada kisaran pH 6 - 8 dan kisaran salinitas 20 – 40 ppt (Sutomo, 1990). Perairan yang berkondisi asam dengan pH kurang dari 6.0 dapat menyebabkan ganggang tidak dapat hidup dengan baik. Perairan dengan nilai pH lebih kecil dari 4.0 merupakan perairan yang sangat asam dan dapat menyebabkan kematian organisme air, sedangkan pH lebih dari 9.5 merupakan perairan yang sangat basa dan dapat mengurangi produktivitas organisme air termasuk ganggang (Wardoyo, 1982). Air yang bersifat basa dan netral menjadikan organisme yang hidup di dalamnya lebih produktif untuk tumbuh dan berkembang dibandingkan dengan air yang bersifat asam (Hickling, 1971).
2.2.3 Unsur Hara
Unsur hara anorganik utama yang dibutuhkan ganggang mikro untuk tumbuh dan berproduksi adalah N dan P. Gas nitrogen, nitrat, nitrit, ammonium, dan bentuk nitrogen organik adalah bentuk nitrogen dalam air (Boyd, 1992). Gas nitrogen (N2) tidak dapat dimanfaatkan secara langsung oleh tumbuhan akuatik dan harus mengalami fiksasi terlebih dahulu menjadi ammonia (NH3), ammonium (NH4+) dan nitrat (NO3-). Namun beberapa jenis Cyanophyta dapat memanfaatkan gas N2 secara lansung dari udara (Effendi, 2003).
Unsur hara nitrogen yang dibutuhkan ganggang dalam pertumbuhannya adalah nitrogen dalam bentuk nitrat (NO3-) (Nybakken, 1993). Ditambahkan oleh Mulyadi (1999), bahwa ketersediaan nitrat dalam media akan mempengaruhi kecepatan serap ammonium oleh ganggang Dunaliella tertiolecta. Pemanfaatan ammonium meningkat seiring dengan semakin berkurangnya kandungan nitrat dalam media hidupnya. Kecepatan serap ganggang hijau ini bervariasi antara 0,041 - 0,085 mg/l. Kebutuhan akan hara anorganik mikro seperti Si juga telah dipelajari pada diatom. Diatom dan Silicoflagellata membutuhkan silikat (SiO2) dalam jumlah yang cukup. Rata-rata nitrogen yang dibutuhkan oleh banyak ganggang dalah diantara 5-10% dari berat kering atau 5-50 mM (Becker, 1994).
Fosfor merupakan unsur esensial bagi pertumbuhan ganggang, sehingga menjadi faktor pembatas bagi pertumbuhan ganggang akuatik. Fosfor ditemukan dalam bentuk senyawa anorganik yang terlarut (ortofosfat dan polifosfat) dan senyawa organik yang berupa partikulat di perairan. Ortofosfat merupakan produk ionisasi dari asam ortofosfat yang paling sederhana dan dapat dimanfaatkan secara langsung oleh ganggang (Boyd, 1992). Ganggang tidak dapat memanfaatkan fosfor yang berikatan dengan ion besi dan kalsium pada kondisi aerob karena bersifat mengendap (Jeffries dan Mills, 1996).
Menurut Musa (1992), perairan dengan kandungan fosfat rendah 0.00-0.02 ppm akan didominasi oleh diatom, pada 0.00-0.02-0.05 ppm didominasi oleh Chlorophyta dan pada konsentrasi tinggi yaitu > 0.10 ppm akan didominasi oleh Cyanophyta. Selain hara anorganik utama, hara lainnya juga dibutuhkan untuk pengkayaan sejumlah ganggang tertentu seperti Si, Zn, Mn, Mo, Na, Cl, Cu, Co, dan B. Unsur hara mikro berperan dalam sistem enzim, proses oksidasi dan reduksi dalam metabolisme ganggang mikro serta digunakan untuk memproduksi klorofil (Garcia dan Garcia, 1985). Unsur hara anorganik dan
o m 2 t 2 s r G G p b t p p d y a k organik han melengkapi 2.3 Baha Menu World Energ tahun 1977 Indonesia s 2004, produ sudah berad ribu barel/ha Gambar 1. Gambar 1 Menu pasokan en berkelanjuta tentang keb peranan BB pada tahun dan bioetano yang berasa atau biomas kini adalah P rod uk s i ( ri bu b a rel p e r h ar i) nya dibutuh daur hidup g an Bakar Na urut publika rgy (2005), , dengan ra setelah itu ti uksi minyak da di bawah ari. Grafik pr Produksi da urut Apriy nergi dalam an, telah dite bijakan energ N (biofuel) d 2025. BBN ol. Secara il al dari ekstr sa. Penger bahan baka hkan dalam ganggang (N abati (BBN) asi British P bahwa prod ata-rata seb idak pernah Indonesia h konsumsi B roduksi dan an konsumsi yantono (2 m negeri d erbitkan Pera gi nasional, dalam konsu yang layak miah, biodie raksi minyak rtian biodies ar mesin die jumlah ke Nybakken, 1 ) Petroleum ( duksi minyak besar 1685 h lagi menca hanya sebes BBM Indone konsumsi m minyak Indo 006), dalam an untuk m aturan Presi dalam Pera umsi energi dikembang esel adalah b k nabati yan sel dalam ke esel yang t Tahun ecil tetapi h 993). BP) dalam k tertinggi I ribu barel/h apai angka sar 1126 rib esia yang jum minyak di Ind (BP, onesia m rangka mendukung iden (Per Pr aturan Pres nasional dita kan di Indon bahan bakar ng terbuat da erangka ind erdiri atas e harus dipen Statistical ndonesia te hari. Produk tersebut. P bu barel/hari mlahnya seb donesia disa 2005) menjamin pembangu res) No. 5 T siden terseb argetkan leb nesia adalah r substitusi s ari sumberd dustri/ kome ester alkil a Produksi Konsumsi nuhi untuk Review of erjadi pada ksi minyak Pada tahun , angka ini besar 1150 ajikan pada keamanan unan yang Tahun 2006 ut sasaran bih dari 5% h biodiesel solar/diesel daya hayati ersial masa asam-asam
lemak. Sedangkan bioetanol adalah bahan bakar substitusi bensin (gasolin) yang berasal dari pengolahan (fermentasi dan hidrolisis) glukosa atau karbohidrat (Wahyudi, 2006).
Sebagai Negara agraris di kawasan tropis, ada banyak jenis sumber bahan baku nabati yang dapat diolah menjadi BBN (biofuel) yang beberapa diantaranya sudah dimanfaatkan sebagai sumber lipid atau minyak untuk keperluan komersial, seperti minyak sawit, minyak kelapa dan tebu. Sementara sebagian lainnya belum termanfaatkan secara optimal seperti ganggang mikro. Terdapat beberapa kelebihan pemanfaatan ganggang mikro sebagai sumber BBN dibandingkan sumber lainnya. Komoditas ini juga memiliki potensi lain seperti menjadi bahan pangan, pakan ternak dan berguna untuk berbagai industri pengolahan. Ada beberapa cara ekstraksi minyak nabati yang berasal dari ganggang mikro menurut Oilgae (2006), diantaranya adalah 1) Pengepresan (Expeller/Press) yaitu penggunaan alat pengepres untuk mengekstraksi minyak yang terkandung dalam ganggang, ganggang yang sudah siap panen dipanaskan dahulu untuk menghilangkan air yang masih terkandung di dalamnya, dengan menggunakan alat pengepres ini dapat diekstrasi sekitar 70 - 75% minyak yang terkandung dalam ganggang. 2) Chemical solvent oil extraction yaitu penggunaan pelarut kimia. Minyak dari ganggang dapat diambil dengan menggunakan larutan kimia, misalnya dengan menggunakan, eter, hexana, atau metanol. 3) Supercritical Fluid Extraction yaitu penggunaan CO2, CO2 dicairkan dibawah tekanan normal kemudian dipanaskan sampai mencapai titik kesetimbangan antara fase cair dan gas. Pencairan fluida inilah yang bertindak sebagai larutan yang akan mengekstraksi minyak dari ganggang. Metode ini dapat mengekstraksi hampir 100% minyak yang terkandung dalam ganggang. Namun begitu, metode ini memerlukan peralatan khusus untuk penahanan tekanan.
Proses konversi minyak menjadi biodiesel dilakukan melalui tahapan transesterifikasi. Proses transesterifikasi diperlukan dalam pembuatan biodiesel karena minyak lemak (atau minyak nabati) mentah masih mengandung fosfat/ fosfolipid yang dapat menyebabkan kerak/ deposit, mengandung asam lemak bebas yang dapat bersifat korosif. Berdasarkan penjelasan diatas, dapat disimpulkan bahwa biodiesel (Fatty Acids Methyl Ester) adalah bahan bakar yang bermutu tinggi dan secara teknis, biodiesel layak dimanfaatkan sebagai bahan bakar mesin diesel (Soerawidjaja, 2006).
