1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Setiap kegiatan manusia akan menghasilkan sampah. Sampah yang dihasilkan kemudian diangkut dari Tempat Pembuangan Sementara (TPS) menuju Tempat Pemrosesan Akhir (TPA). TPA Manggar merupakan tempat pemrosesan akhir yang berada di Kota Balikpapan. Dengan jumlah penduduk kota balikpapan sebesar 655.178 jiwa (BPS Kota Balikpapan, 2020). Total sampah yang dihasilkan dan masuk ke TPA Manggar setiap hari mencapai 300 - 400 ton/hari.
Sebagian besar komposisi sampah yang ada Indonesia ialah sampah organik yang dapat terdekomposisi biologis dan berpotensi besar menghasilkan air lindi sehingga menimbulkan permasalahan pada lingkungan yang dapat mencemari air tanah seperti pencemaran air tanah, air permukaan, dan mengakibatkan bau (Damanhuri, 2010).
Air lindi merupakan cairan yang dihasilkan dari tumpukan sampah dengan membawa materi terlarut atau tersuspensi hasil proses dekomposisi materi sampah (Damanhuri, 2010). Air lindi memiliki karakteristik khas yaitu tingginya kandungan organik, asam, garam terlarut, logam dan bakteri (Suryono, 2008).
Metode konvensional yang saat ini digunakan untuk mengolah lindi memiliki beberapa kelemahan. Misal pengolahan secara fisik seperti sedimentasi, adsorpsi dan filtrasi dan pengolahan kimia seperti koagulasi dan presipitasi membutuhkan biaya yang cukup tinggi karena menggunakan tambahan bahan kimia sehingga menghasilkan limbah lainnya dan efektifitasnya rendah (Hartaja, 2015).
Pengolahan secara biologis aerobik efektif menghilangkan karbon organik namun memproduksi lumpur yang cukup tinggi, menyebabkan bau dan energi yang digunakan juga cukup tinggi. Pengolahan secara biologis anaerobik seperti upflow anaerobic sludge blanket (UASB) dapat menurunkan konsentrasi COD hingga 71% - 92% namun menghasilkan gas metana yang dapat berkontribusi pada pemanasan global (You et al., 2006).
Air lindi yang dihasilkan dari TPA Manggar Balikpapan sebesar 200 liter/hari atau 0,04 liter/detik. Hasil pengukuran akhir kualitas air lindi TPA
2 manggar memiliki karakteristik dengan konsentrasi BOD sebesar 443 mg/l, COD 615 mg/l dan TSS 115 mg/l. Dengan adanya kandungan bahan organik yang cukup tinggi serta ketersediaan air lindi yang melimpah dapat menjadi sumber energi listrik menggunakan metode Microbial Fuel Cell (MFC). MFC merupakan teknologi yang dapat menghasilkan listrik secara langsung dari bahan organik maupun non organik dengan memanfaatkan aktifitas bakteri dalam limbah (Logan et al., 2006). Selain itu proses oksidasi oleh bakteri dalam air limbah dapat menurunkan konsentrasi COD dan BOD (Cheng, Liu and Logan, 2006). Beberapa kelebihan MFC dalam mengelola air limbah yaitu dapat beroperasi dalam suhu rendah, menghasilkan sedikit lumpur sehingga biaya pemeliharaan lebih rendah (You et al., 2006), memiliki tingkat efisiensi yang cukup tinggi, tidak membutuhkan energi tambahan (Rabaey and Verstraete, 2005).
Pada penelitian sebelumnya, MFC dengan menggunakan substrat air lindi dapat menghasilkan 67,312 watt serta dapat menurunkan kadar organik dalam limbah dan bakteri pengurai mengoksidasi bahan organik secara cepat (Kurniati et al., 2020). Penurunan kadar organik dalam limbah diikuti dengan meningkatnya energi yang dikeluarkan maka daya yang dihasilkan (Azizah, 2017). Serta penggunaan substrat dengan campuran EM4 dan glukosa dapat menghasilkan tegangan sebesar 34,9 mV dan kuat arus 8,21 mA dalam 10 hari (Vera et al., 2019). Dimana kandungan nutrisi/bahan organik dalam substrat dijadikan sebagai sumber energi atau makanan bagi bakteri dalam memproduksi listrik (Kurniati et al., 2020).
Selain kandungan jenis substrat, faktor yang mempengaruhi lainnya yaitu jenis material elektroda yang digunakan. Material yang digunakan dapat mendukung transfer elektron pada sistem MFC. Jenis material elektroda yang digunakan, harus memiliki konduktivitas yang cukup baik, resistivitas yang rendah serta dapat membantu proses metabolisme bakteri. Salah satu jenis material yang dapat digunakan yaitu karbon dimana memiliki konduktivitas termal tertinggi serta memiliki harga yang ekonomis (Akbar, Kirom and Iskandar, 2017). Serta seng dimana jenis material tersebut biocompatible dan dapat membantu proses metabolisme bakteri (Çek, 2017). Oleh karena itu tujuan dalam penelitian ini mengetahui pengaruh variasi nutrisi dan variasi material elektroda
3 yang digunakan dalam menghasilkan biolistrik dalam sistem MFC menggunakan air lindi TPA Mangar Balikpapan.
1.2 Perumusan Masalah
a. Bagaimana potensi biolistrik yang dihasilkan dari air lindi TPA Manggar Balikpapan dalam sistem MFC?
b. Bagaimana pengaruh variasi nutrisi dan elektroda terhadap potensi biolistrik yang dihasilkan dari air lindi TPA Manggar Balikpapan dalam sistem MFC?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dalam penelitian ini adalah :
a. Mengetahui potensi biolistrik yang dihasilkan dari air lindi TPA Manggar Balikpapan dalam sistem MFC.
b. Mengetahui pengaruh variasi nutrisi dan elektroda terhadap biolistrik yang dihasilkan dari air lindi TPA Manggar Balikpapan.
1.4 Batasan Penelitian
Batasan dalam penelitian ini adalah :
a. Pengolahan yang digunakan yaitu menggunakan sistem Microbial Fuel Cell (MFC).
b. Penelitian ini dilakukan dalam skala laboratorium dengan perlakuan anaerob.
c. Penelitian dilakukan hanya untuk mengetahui biolistrik yang dihasilkan oleh bakteri tanpa memperhatikan aktifitas bakteri indigenous maupun eksogenous
d. Material elektroda yang digunakan yaitu Karbon dan Seng.
e. Nutrisi yang digunakan yaitu EM4 dan Glukosa
f. Pengukuran arus dan tegangan dilakukan setiap 3 jam sekali selama 25 hari penelitian
4 g. Parameter pendukung yang diukur dalam penelitian ini yaitu pH, TDS, Salinitas, Electricity Conductivity (EC). Parameter diukur setiap hari selama 25 hari.
h. Parameter COD, BOD, TSS dan amonia diukur sebelum dan sesudah penelitian melalui uji laboratorium.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
a. Menjadikan media penelitian dalam menerapkan dan mengembangkan teknologi di bidang pengolahan dan pemanfaatan air lindi menjadi sumber energi alternatif terbarukan.
b. Menjadi salah satu solusi alternatif dalam mengatasi permasalahan pencemaran lingkungan.
c. Mendukung penggunaan energi alternatif yang dapat menunjang kebutuhan energi di Indonesia khususnya Kota Balikpapan.
1.6 Kerangka Pemikiran
Berikut kerangka pemikiran dalam penelitian ini dapat dilihat pada gambar 1.1 sebagai berikut.
Pengaruh Variasi Nutrisi dan Elektroda
terhadap Biolistrik yang dihasilkan dari Air Lindi TPA Manggar
Balikpapan dengan Metode Microbial Fuel
Cell (MFC) Kebutuhan
energi semakin meningkat
Timbunan sampah menghasilkan air lindi semakin meningkat
Penambahan nutrisi
Sonawane et al. (2017). Landfill Leachate: A promising substrate for
Microbial Fuel Cell. Evi dkk (2020). Pengaruh Penambahan EM4 dan Jarak Elektroda Terhadap Listrik yang
Dihasilkan MFC (Air Lindi) Pengolahan air lindi
kurang maksimal
Microbial Fuel Cell (MFC)
Gambar 1.1 Kerangka Pemikiran
