PROPOSAL

PENELITIAN LABORATORIUM

DANA ITS TAHUN 2020

PENGARUH PENAMBAHAN SURFAKTAN TWEEN 80 PADA

PRODUKSI BIOLISTRIK DAN DEGRADASI LIMBAH CAIR

PERIKANAN MENGGUNAKAN TEKNOLOGI MICROBIAL FUEL

CELLS SINGLE CHAMBER (MFC-SC)

Tim Peneliti:

Dr. Eng. R. Darmawan, ST., MT. (Departemen Teknik Kimia/FTI-RS/ITS)

Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M.Eng (Departemen Teknik Kimia/FTI-RS/ITS)

Atha Pahlevi Putra (Departemen Teknik Kimia/FTI-RS/ITS)

Ali Fikri (Departemen Teknik Kimia/FTI-RS/ITS)

DIREKTORAT RISET DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2020

1

HALAMAN PENGESAHAN

PROPOSAL PENELITIAN LABORATORIUM

DANA ITS TAHUN 2020

1. Judul Penelitian : Pengaruh Penambahan Surfaktan Tween 80 Pada

Produksi Biolistrik Dan Degradasi Limbah Cair

Perikanan Menggunakan Teknologi Microbial Fuel

Cells Single Chamber (MFC-SC)

2. Ketua Tim

a. Nama : Dr. Eng. R. Darmawan, ST., MT.

b. NIP : 1978050662009121001

c. Pangkat / Golongan : Penata Muda Tk I/ IIIB

d. Jabatan Fungsional : Asisten Ahli

e. Departemen : Teknik Kimia

f. Fakultas : Fakultas Teknologi Industri dan Rekayasa Sistem

g. Laboratorium : Teknologi Pengolahan Limbah

h. Alamat Kantor : Departemen Teknik Kimia

i. Telp/HP/Fax : 031-5946240/ 082311459899/031-5999282

3. Jumlah anggota : 1 orang

4. Jumlah mahasiswa yang terlibat : 2 orang

5. Sumber dan jumlah dana penelitian yang diusulkan

a. Dana ITS 2020 Rp. 50.000.000,00

b. Sumber lain Rp. -

Jumlah Rp. 50.000.000,00

Mengetahui, Surabaya, 5 Maret 2020

Kepala Laboratorium Pengolahan Ketua Tim Peneliti

Limbah Industri

Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M.Eng Dr.Eng. R.Darmawan, ST., MT.

NIP. 195907301986032001 NIP. 1978050662009121001

Mengesahkan, Menyetujui,

Direktur DRPM ITS Kepala Pusat Energi Berkelanjutan

Agus Muhamad Hatta S.T, M.Si, Ph.D. Prof. Dr. Ir. Tri Widjaja, M.Eng.

NIP.197809022003121002 NIP. 196110211986031001

2

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL ........................................................................................................ 1

DAFTAR ISI......................................................................................................................... 2

DAFTAR TABEL ................................................................................................................ 4

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................................... 5

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................................... 6

BAB I RINGKASAN ........................................................................................................... 7

BAB II LATAR BELAKANG

II.1 Latar Belakang ...................................................................................................... 9

II.2 Rumusan Masalah ............................................................................................... 11

II.3 Tujuan Penelitian ................................................................................................ 11

II.4 Relevansi ............................................................................................................. 12

II.5 Target Luaran ...................................................................................................... 12

BAB III TINJAUAN PUSTAKA

III.1 Fuel Cell ............................................................................................................. 13

III.2 Microbial Fuel Cells (MFCs) ........................................................................... 14

III.2.1 Prinsip Kerja ............................................................................................ 16

III.2.2 Jenis-jenis MFCs ..................................................................................... 18

III.2.3 Substrat Pada MFCs ................................................................................ 19

III.3 Limbah Cair Industri Perikanan ....................................................................... 20

III.4 Bakteri yang Digunakan dalam MFCs ............................................................. 21

III.5 Elektroda Carbon Cloth Termodifikasi ........................................................... 23

III.6 Surfaktan ............................................................................................................ 24

III.6.1 Efek Penambahan Surfaktan terhadap Performa MFCs ....................... 26

III.7 Karakteristik Lumpur Lapindo ......................................................................... 27

III.8 Dedak Padi ......................................................................................................... 28

III.9 Teknologi Analisa Komunitas Mikroba ........................................................... 29

III.9.1 Isolasi DNA ............................................................................................. 29

III.9.2 Skuensing DNA....................................................................................... 29

III.9.3 Bioinformatika ........................................................................................ 30

III.10 Penelitian terdahulu ......................................................................................... 30

BAB IV METODE

IV.1 Variabel Percobaan ........................................................................................... 32

3

IV.1.1 Pengukuran Potensial Listrik ................................................................. 32

IV.2 Bahan Penelitian ................................................................................................ 33

IV.2.1 Bahan Pembuatan Elektroda .................................................................. 33

IV.2.1 Bahan Pembuatan NaCl 0,3 M ............................................................... 33

IV.2.1 Bahan Ekstraksi DNA menggunakan FastDNA® SPIN Kit for Soil

................................................................................................................. 33

IV.3 Peralatan yang Digunakan ................................................................................ 34

IV.4 Metode Percobaan ............................................................................................. 34

IV.4.1 Tahap Persiapan Penelitia ...................................................................... 34

IV.4.2 Tahap Perispan Chamber dan Penanaman Elektroda ........................... 35

IV.4.3 Tahap Pengukuran dan Analisa.............................................................. 36

IV.4.3.1 Tahap Pengukuran Potensial Listrik ........................................ 36

IV.4.3.1 Analisa Jumlah Bakteri ............................................................. 37

IV.4.3.1 Tahap Analisa Pertumbuhan Komunitas Mikroba pada

MFCs .......................................................................................... 37

BAB V ORGANISASI TIM, JADWAL DAN ANGGARAN BIAYA

V.1 Organisasi Tim Peneliti ...................................................................................... 38

V.2 Jadwal .................................................................................................................. 39

V.3 Anggaran Biaya .................................................................................................. 40

BAB VI DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 43

BAB VII LAMPIRAN ....................................................................................................... 47

4

DAFTAR TABEL

Tabel III.1 Karakteristik Jenis-Jenis Fuel Cell .............................................................. 14

Tabel III.2 Perbandingan Kondisi Operasi Fuel Cells dan MFCs................................ 15

Tabel III.3 Penggunaan Berbagai Jenis Substrat dan Mikroorganisme pada MFCs ... 19

Tabel III.4 Baku Mutu Air Limbah Bagi Usaha Pengolahan Ikan ............................... 21

Tabel III.5 Bakteri yang Digunakan pada MFCs .......................................................... 22

Tabel III.6 Karakteristik Lumpur Lapindo .................................................................... 27

Tabel III.7 Penelitian Terdahulu ..................................................................................... 31

5

DAFTAR GAMBAR

Gambar III.1 Skema Cara Kerja Microbial Fuel Cell ................................................... 16

Gambar III.2 Mekanisme Transfer Elektron Melalui Membran Luar Sel ................... 17

Gambar III.3 Mekanisme Transfer Elektron Melalui Membran Luar Sel ................... 17

Gambar III.4 Mekanisme Transfer Elektron Menggunakan Bacterial Nanowise ....... 18

Gambar III.5 Cara Kerja Surfaktan Dalam Larutan ...................................................... 24

Gambar III.6 Capaian dan Rencana Penelitian Terkait dengan Teknologi MFCs ...... 30

Gambar IV.1 Rangkaian Peralatan single Chamber MFCs .......................................... 33

Gambar IV.2 Alat dan Anlisa Pengukuran .................................................................... 37

6

DAFTAR LAMPIRAN

Tabel III.1 Karakteristik jenis-jenis Fuel Cell ............................................................... 12

Tabel III.2 Perbandingan Kondisi Operasi Fuel Cells dan MFCs................................ 12

Tabel III.3 Penggunaan Berbagai Jenis Substrat dan Mikroorganisme pada MFCs ... 12

Tabel III.4 Baku Mutu Air Limbah Bagi Usaha Pengolahan Ikan ............................... 12

Tabel III.5 Bakteri yang Digunakan pada MFCs .......................................................... 12

Tabel III.6 Karakteristik Lumpur Lapindo .................................................................... 12

Tabel III.7 Penelitian Terdahulu ..................................................................................... 12

7

BAB I RINGKASAN

Pemanfaatan sumber daya fosil yang sering digunakan dalam memenuhi kebutuhan

listrik untuk berbagai proses kegiatan semakin berkurang, jika digunakan terus menerus

karena tidak dapat diperbaharui sehingga perlu dilakukan eksplorasi lebih lanjut untuk

menopangi kebutuhan konsumsi energi. Ketergantungan terhadap bahan bakar fosil

setidaknya memiliki tiga ancaman serius, yakni menipisnya cadangan minyak bumi,

ketidakstabilan harga, dan polusi gas rumah kaca akibat pembakaran bahan bakar fosil. Oleh

karena itu diperlukan suatu teknologi alternatif untuk mengatasi kebutuhan peningkatan

energi. Suatu sistem yang bersifat ramah lingkungan, karena tidak menimbulkan pencemaran

lingkungan, bahkan dapat digunakan untuk mengatasi pencemaran lingkungan dengan

memanfaatkan limbah (Aulia, 2016). Microbial Fuel Cells (MFC) adalah suatu teknologi

alternatif pengolahan air limbah secara anaerob atau disebut dengan sel elektrokimia berbasis

mikroba (Ibrahim 2017), yang berpotensi menghasilkan energi listrik dari sumber bahan

organik sebagai substrat karna fuel cell ini dapat mengubah reaksi kimia menjadi listrik

melalui reaksi katalitik mikroorganisme (Guo dkk, 2012). MFC juga mampu mengolah air

limbah yang mengandung bahan pencemar organik tinggi seperti COD maupun BOD. Bahan

pencemar organik ataupun kontaminan organik yang terdapat didalam air limbah dapat

dimanfaatkan sebagai sumber karbon oleh mikroorganisme dan dapat mengurangi parameter

pencemar air limbah (Ekowati, 2013). Limbah cair perikanan mengandung banyak muatan

ion positif dan negatif yang dapat dimanfaatkan sebagai penghasil energi listrik. Limbah cair

perikanan mengandung bahan organik tinggi yang ditandai dengan tingginya biological

oxygen demand (BOD), total suspensed solids (TSS), dan total kjeldahl nitrogen (Ibrahim et

al. 2009). Jumlah limbah cair yang dihasilkan dari industri perikanan sangat tinggi, yaitu

sekitar 20 ton setiap ton produk yang dihasilkan. Jika limbah cair ini dibuang ke lingkungan

akan menimbulkan bau, eutrofikasi perairan dan pendangkalan (Ibrahim et al. 2009),

sehingga apabila teknologi MFC dipadukan kedalam sistem pengolahan limbah cair, selain

akan menurunkan beban polusi dalam limbah juga sekaligus menghasilkan energi listrik yang

berkelanjutan (sustainable) karena limbah mengandung beban organik yang dapat

dimanfaatkan sebagai substrat.

Salah satu hambatan utama bagi bakteri untuk mentransmisikan elektron secara eksogen

ke anoda adalah bahwa sebagian besar membran dan dinding sel mikroorganisme

8

mengandung bahan nonkonduktif, seperti lipid atau peptidoglikan (Lovley, 2006; Wen et

al.,2011). Ada beberapa penelitian yang melaporkan bahwa kehadiran surfaktan

menghasilkan perubahan dalam struktur membran sel untuk membentuk saluran

transmembran, mempengaruhi membran sel dengan mengurangi resistansi, meningkatkan

permeabilitas dan degradasi substrat dan dengan mempercepat pengangkutan zat (Van

Hamme et al., 2006; Singh et al., 2007). Penambahan surfaktan kedalam suatu larutan akan

menyebabkan peningkatan jumlah pembawa muatan yang mengakibatkan konduktifitas

listrik bertambah (Achmad 2016). Sehingga dlakukan variasi penambahan konsentrasi

surfaktan terhadap daya hantar listrik yang dihasilkan pada sistem MFCs. Sehingga, dalam

penelitian ini akan dianalisa pengaruh jenis elektroda termodifikasi, penambahan surfaktan

Tween 80 terhadap efektivitas MFC dan peningkatan listrik yang dihasilkan serta mengetahui

seberapa besar limbah cair perikanan yang terdegradasi. Analisa microbial community akan

dilakukan untuk mengetahui komposisi bakteri yang ada di dalam sampel.

9

BAB II LATAR BELAKANG

II.1 Latar Belakang

Hangatnya isu terkait pengurangan emisi CO2 telah mampu mengalihkan perhatian

teknologi khususnya proses produksi energi dari energi konvensional/fosil ke energi yang

berasal dari sumber yang dapat diperbaharui seperti biomassa. Hidrogen dan listrik dapat

menjadi komponen penting dalam upaya penurunan emisi CO2 jika kedua komponen tersebut

dapat diproduksi dari sumber bukan fosil, seperti fuel cell. Tidak hanya hidrogen, sekarang

diketahui bahwa listrik juga dapat diproduksi secara langsung dari degradasi bahan organik

seperti glukosa dan asetat, dari limbah cair domestik, limbah cair perikanan, bahkan dari

sedimen laut dalam suatu rangkaian Microbial Fuel Cell (MFC). (Aulia,2016).

Pemanfaatan sumber daya fosil yang sering digunakan dalam memenuhi kebutuhan

listrik untuk berbagai proses kegiatan semakin berkurang, jika digunakan terus menerus

karena tidak dapat diperbaharui sehingga perlu dilakukan eksplorasi lebih lanjut untuk

menopangi kebutuhan konsumsi energi. Ketergantungan terhadap bahan bakar fosil

setidaknya memiliki tiga ancaman serius, yakni menipisnya cadangan minyak bumi,

ketidakstabilan harga, dan polusi gas rumah kaca akibat pembakaran bahan bakar fosil

(Aulia, 2016). Maka dari itu diperlukan suatu teknologi alternatif untuk mengatasi kebutuhan

peningkatan energi. Suatu sistem yang bersifat ramah lingkungan, karena tidak menimbulkan

pencemaran lingkungan, bahkan dapat digunakan untuk mengatasi pencemaran lingkungan

dengan memanfaatkan limbah (Aulia, 2016).

Microbial Fuel Cells (MFC) adalah suatu teknologi alternatif pengolahan air limbah

secara anaerob atau disebut dengan sel elektrokimia berbasis mikroba (Ibrahim 2017), yang

berpotensi menghasilkan energi listrik dari sumber bahan organik sebagai substrat karna fuel

cell ini dapat mengubah reaksi kimia menjadi listrik melalui reaksi katalitik mikroorganisme

(Guo dkk, 2012). MFC juga mampu mengolah air limbah yang mengandung bahan pencemar

organik tinggi seperti COD maupun BOD. Bahan pencemar organik ataupun kontaminan

organik yang terdapat didalam air limbah dapat dimanfaatkan sebagai sumber karbon oleh

mikroorganisme dan dapat mengurangi parameter pencemar air limbah (Ekowati, 2013).

Limbah cair perikanan mengandung banyak muatan ion positif dan negatif yang dapat

dimanfaatkan sebagai penghasil energi listrik. Limbah cair perikanan mengandung bahan

organik tinggi yang ditandai dengan tingginya biological oxygen demand (BOD), total

suspensed solids (TSS), dan total kjeldahl nitrogen (Ibrahim et al. 2009). Jumlah limbah cair

10

yang dihasilkan dari industri perikanan sangat tinggi, yaitu sekitar 20 ton setiap ton produk

yang dihasilkan. Jika limbah cair ini dibuang ke lingkungan akan menimbulkan bau,

eutrofikasi perairan dan pendangkalan (Ibrahim et al. 2009), sehingga apabila teknologi MFC

dipadukan kedalam sistem pengolahan limbah cair, selain akan menurunkan beban polusi

dalam limbah juga sekaligus menghasilkan energi listrik yang berkelanjutan (sustainable)

karena limbah mengandung beban organik yang dapat dimanfaatkan sebagai substrat.

Sistem MFC terdiri dari ruang katoda dan anoda. Bakteri hidup pada ruangan anoda

akan mendegradasi substrat berupa senyawa organik. Proses degradasi ini dikenal sebagai

reaksi oksidasi yang membebaskan CO2, elektron dan proton atau ion (H+) (Dena Z,2018).

Elektron-elektron yang terakumulasi di anoda menyebabkan timbulnya beda potensial antara

anoda dan katoda. Ketika anoda dan katoda disambungkan ke beban melalui rangkaian

eksternal, maka elektron-elektron ini akan menghasilkan listrik (Dena Z,2018).

Namun, untuk bisa menghasilkan listrik, MFCs membutuhkan culture source sebagai

sumber mikroba. Salah satu komponen yang potensial adalah Lumpur Lapindo. Banjir

Lumpur Panas Sidoarjo atau Lumpur Lapindo merupakan peristiwa menyemburnya lumpur

panas di lokasi pengeboran PT Lapindo Brantas di Desa Renokenongo, Kecamatan Porong,

Kabupaten Sidoarjo, Jawa Timur, sejak tanggal 27 Mei 2006. Lumpur Lapindo di Sidoarjo

tersusun atas 70% air dan 30% padatan (Usman dkk, 2006). Kadar garam (salinitas) lumpur

sangat tinggi (38-40 %), sehingga bersifat asin (Arisandi, 2006). Berdasarkan hasil penelitian

pada parameter kimia lumpur lapindo, diketahui bahwa nilai pH berkisar 6,6-7, kapasitas

tukar kation (KTK) sebesar 3,89-35,42 (Me/100g), kadar air sebesar 40,41-60,73% dan

kandungan total karbon organik sebesar 54,75-55,47% (Juniawan, 2013).

Elektroda juga merupakan komponen yang sangat berpengaruh terhadap berjalannya

proses reduksi dan oksidasi pada sistem MFC (David, 2014). Luas permukaan anoda

berpengaruh terhadap aktivitas bakteri dan transfer elektron (David, 2014). Dalam penelitian

ini, elektroda yang berupa carbon cloth akan dimodifikasi sehingga terdapat penambahan

luas area. Dedak padi mengandung silika yang tinggi (Agung, 2013), sehingga mampu

dimanfaatkan untuk meningkatkan area kontak pada elektroda. Silika akan menempel pada

carbon cloth sehingga terbentuk partikel-partikel tambahan yang mengakibatkan listrik yang

dihasilkan akan bertambah (Agung 2013).

Salah satu hambatan utama bagi bakteri untuk mentransmisikan elektron secara eksogen

ke anoda adalah bahwa sebagian besar membran dan dinding sel mikroorganisme

mengandung bahan nonkonduktif, seperti lipid atau peptidoglikan (Lovley, 2006; Wen et

al.,2011). Ada beberapa penelitian yang melaporkan bahwa kehadiran surfaktan

11

menghasilkan perubahan dalam struktur membran sel untuk membentuk saluran

transmembran, mempengaruhi membran sel dengan mengurangi resistansi, meningkatkan

permeabilitas dan degradasi substrat dan dengan mempercepat pengangkutan zat (Van

Hamme et al., 2006; Singh et al., 2007). Penambahan surfaktan kedalam suatu larutan akan

menyebabkan peningkatan jumlah pembawa muatan yang mengakibatkan konduktifitas

listrik bertambah (Achmad 2016). Sehingga dlakukan variasi penambahan konsentrasi

surfaktan terhadap daya hantar listrik yang dihasilkan pada sistem MFCs.

Selain itu pada lumpur Lapindo belum di ketahui secara jelas mikroorganisme (bakteri)

apa saja yang berperan dalam produksi listrik. Padahal dalam sistem MFC, mikroorganisame

merupakan salah satu komponen utama penghasil listrik (Ready dkk, 2010), penelitian terkait

mikroorganisme (bakteri) apa saja yang berperan dalam MFC dengan menggunakan culture

source berupa lumpur lapindo sangat penting untuk dilakukan.

Sehingga, dalam penelitian ini akan dianalisa pengaruh jenis elektroda termodifikasi,

penambahan surfaktan Tween 80 terhadap efektivitas MFC dan peningkatan listrik yang

dihasilkan serta mengetahui seberapa besar limbah cair perikanan yang terdegradasi,

kemudian dilakukan juga analisa komunitas mikroorganisme yang ada pada lumpur Lapindo.

II.2. Rumusan Masalah

Rumusan masalah dalam penilitian ini adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana pengaruh jenis carbon cloth 3F dan 5F sebagai elektroda termodifikasi

dengan menggunakan rangkaian alat Microbial Fuel Cells (MFC) dalam menghasilkan

biolistrik serta degradasi limbah cair perikananBagaimana pengaruh penambahan

surfaktan dalam menghasilkan biolistrik dan degradasi limbah cair perikanan serta

terhadap pertumbuhan

2. komunitas mikroba pada lumpur lapindo dan limbah cair perikananmenggunakan MFC.

3. Bagaimana pengaruh variasi substrat lumpur, lumpur + limbah cair perikanan (3:1),

lumpur + limbah cair perikanan (1:1) dan lumpur + limbah cair perikanan (1:3) terhadap

biolistrik yang dihasilkan didalam MFC.

II.3. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk:

1. Mengetahui pengaruh jenis carbon cloth 3F dan 5F sebagai elektroda yang termodifikasi

dengan menggunakan rangkaian alat Microbial Fuel Cells (MFCs) dalam menghasilkan

biolistrik dan degradasi limbah cair perikanan

12

2. Mengetahui pengaruh penambahan surfaktan terhadap produksi listrik dan degradasi

limbah cair perikanan serta pertumbuhan komunitas mikroba pada lumpur lapindo dan

limbah cair perikanan menggunakan MFCs.

3. Mengetahui pengaruh variasi substrat lumpur, lumpur + limbah cair perikanan (3:1),

lumpur + limbah cair perikanan (1:1), lumpur + limbah cair perikanan (1:3) terhadap

biolistrik yang dihasilkan didalam MFC.

I1.4 Relevansi

Penelitian ini diharapkan bisa memberikan data terkait dengan pemanfaatan lumpur

khususnya lumpur lapindo, Sidoarjo untuk menghasilkan energi listrik dengan bantuan

mikroorganisme dengan teknologi microbial fuel cells (MFCs). Selain itu, dari penelitian ini

juga memberikan data terkait pengaruh jenis elektroda termodifikasi serta penambahan

surfaktan juga diperlukan untuk pengembangan biokatalis guna menghasilkan listrik. Hasil

penelitian ini akan sangat membantu dalam pengembangan pemanfaatan lumpur lapindo

sebagai sumber alternatif untuk menghasilkan listrik, selain sebagai jawaban untuk mengubah

musibah menjadi berkah. Penelitian dengan menggunakan teknologi microbial fuel cells

Single Chamber (MFC-SC) ini mempunyai potensi yang besar untuk dikembangkan sebagai

jawaban dan solusi atas musibah ‘Lapindo’ dan untuk memenuhi pengembangan energi baru

terbarukan yaitu dengan membuat baterai yang berbahan komponen organik atau Bio-Battery

di masa depan. Hasil penelitian ini juga diharapkan dapat menjadi salah satu solusi

pengolahan limbah cair industri perikanan.

I1.5 Target Luaran

Target luaran penelitian ini adalah sebuah publikasi jurnal internasional terindex

Scopus Q2, dengan judul:

Effect of Addition of Tween 80 Surfactant on Biolistric Production and

Degradation of Fisheries Liquid Waste Using Single Chamber Microbial Fuel Cell (SC-

MFC) Technology.

13

BAB III TINJAUAN PUSTAKA

III.1 Fuel Cell

Fuel cell merupakan teknologi elektrokimia yang secara kontinyu mengkonversi energi

kimia menjadi energi listrik selama terdapat bahan bakar dan pengoksidan (Shukla dkk.

2004). Fuel cell tersusun atas anoda, katoda dan elektrolit. Anoda berperan sebagai tempat

terjadinya pemecahan hidrogen (H2) menjadi proton dan elektron (listrik). Katoda berperan

sebagai tempat terjadinya reaksi penggabungan proton, elektron dan oksigen untuk

membentuk air. Elektrolit adalah media untuk mengalirkan proton.

Fuel cell bekerja berdasarkan prinsip pembakaran listrik-kimiawi, cell ini akan

memproduksi energi listrik arus searah. Fuel cell ini terdiri dari elektrolit yang memisahkan

katoda dari anoda, elektrolit hanya dapat menghantar ion saja, sedangkan elektron tidak dapat

melewati elektrolit, jadi elektrolit ini bukan penghantar listrik dan juga menghindarkan

terjadinya reaksi kimia. Pada anoda akan dialirkan secara berkesinambungan bahan bakar dan

pada katode dialirkan oksigen, pengaliran ini dilakukan secara terpisah. Karena pengaruh

katalisator pada elektroda, maka molekul-molekul dari gas yang dialirkan akan berubah

menjadi ion. Reaksi pada anoda menghasilkan elektron yang bebas, sedang pada katoda

elektron yang bebas akan diikat.

Elektron-elektron bebas yang terjadi harus dialirkan keluar melalui penghantar menuju

ke katoda, agar proses listrik-kimiawi dapat berlangsung. Reaksi kimia :

2H2 + O2 2H2O ................................................................................................ ........ (1)

Pada anoda hidrogen di oksidasi menjadi proton:

2H2 4H+ + 4e-................................................................................................... (2)

Setiap molekul H2 terpecah menjadi dua atom H+(proton), sedang setiap atom hidrogen

melepaskan elektronnya. Proton ini akan bergerak menuju katoda melewati membran.

Elektron yang terbentuk akan menghasilkan arus listrik kalau dihubungkan dengan

penghantar listrik menuju katoda. Pada katoda oksigen dirubah

O2 + 4H+ + 4e- 2H2O...................................................................................................(3)

Molekul oksigen akan bergabung dengan empat elektron, menjadi ion oksigen yang

bermuatan negatif untuk selanjutnya bergabung lagi dengan proton yang mengalir dari anoda.

Setiap ion oksigen akan melepaskan kedua muatan negatifnya dan bergabung dengan dua

proton, sehingga terjadi oksidasi menjadi air.

14

Jenis-jenis Fuel Cell :

Jenis dari pada fuel cell ditentukan oleh material yang digunakan sebagai elektrolit yang

mampu menghantar proton. Pada saat ini ada 8 jenis fuel cell yaitu:

a. Alkaline (AFC)

b. Proton exchange membrane, juga disebut proton elektrolyt membrane (PEM)

c. Phosphoric Acid (PAFC)

d. Molten carbonate (MCFC)

e. Solid oxide (SOFC)

f. Direct methanol fuel cells (DMFC)

g. Regenerative fuel cells

h. Microbial fuel cell (MFCs)

(Suhada, 2001)

Dapat diketahui bahwa masing-masing jenis fuel cell memiliki karakteristik yang

berbeda-beda. Tabel III.1 menunjukkan perbandingan dari karakteristik jenis-jenis fuel cel.

Tabel III.1 Karakteristik jenis-jenis Fuel Cell

Jenis Elektrolit Suhu Operasi (oC)

Karakteristik Penggunaan

Direct

Methanol Fuel

Cell (DMFC)

Elektrolit polymer

(H+)

60-120 Efisiensi sistem

tinggi peka

terhadap

oksidasi di

anoda

Kendaran

Alkaline

(AFC)

KOH 60-120 Efisiensi energi

tinggi memiliki

kepekaan terhadap CO2

Pesawat luar

angkasa,

kendaraan

Polymer

Exchange

membran

(PEM)

Polymer

plectrolyt (H+)

60-100 Kerapatan

energi tinggi,

memiliki

kepekaan

terhadap CO (<100ppm)

Kendaraan (sedan,bis, minivan) stasiun pembangkit

panas)

Phosporic

Acid Fuel Cell

(PAFC)

Phospor acid

(H+) 160-200 Efisiensi energi

terbatas, peka terhadap CO

(<1,5% Vol)

Stasiun pembangit panas, kendaraan

Molten

Carbonate

Fuel Cell

Molten carbonate

(CO3)2-

500-650 Problem korosi Stasiun

pembangkit

energi panas,

15

III.2. Microbial Fuel Cells (MFCs)

Microbial Fuel Cells (MFCs) merupakan alat untuk mengkonversi energi kimia

menjadi energi listrik dengan bantuan energi katalitik dan mikroorganisme (Allan dan

Benneto 1993). Berbagai mikroorganisme dapat berperan dalam MFCs, mulai dari yang

bersifat aerob, anerob fakultatif dan anaerob obligat (Kim dkk, 2007). Bagian utama dari

rangkaian MFC adalah anoda, katoda, dan peralatan elektronik (Logan dkk, 2006). Kelebihan

dari MFC adalah dapat menghasilkan listrik dari sampah organik dan biomassa terbaharui.

Bakteri berperan sebagai katalis dan mampu beradaptasi dengan baik terhadap bahan organik

berbeda yang terdapat pada limbah sehingga menghasilkan elektron (Lovley, 2006). Hal ini

memberikan keuntungan teknologi biologi dan teknologi elektrokimia, yang dapat

mendegradasi dengan mudah bahan organik yang terjadi di anoda sehingga dihasilan proton

dan elektron yang akan ditransfer menuju penerima elektron di katoda sehingga dihasilkan

listrik (Logan dan Elimelech, 2012 dalam Wu dkk., 2018).

Katalis yang digunakan didalam MFCs dapat digantikan oleh pertumbuhan

mikroorganisme berbeda dengan fuel cell biasanya berupa platina sehingga memiliki

investasi yang lebih mahal,(Novitasari, 2011). Perbandingan antara fuel cell biasa dengan

MFCs dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel III.2 Perbandingan kondisi sistem Fuel Cell dengan MFCs (Idham, 2009)

Kondisi Operasi Fuel Cell biasa Microbial Fuel Cell

Katalis Logam mulia Mikroorganisme/enzim

Ph Larutan asam (pH<1) Larutan netral (pH 7 – 9)

Temperatur >200OC 22 – 25OC

Elektrolit Asam fosfat Larutan fosfat

Kapasitas Tinggi Rendah

Efisiensi 40 – 60% >40%

Tipe Bahan Bakar Gas alam Karbohidrat dan hidrokarbon

Solid oxcide Fuel Cell

(SOFC)

Lapisan keramik (O2)

800-1000 Efisiensi sistem, tinggi, temperatur

diturunkan

Pembangkit energi listrik

16

III.2.1Prinsip Kerja

Prinsip kerja MFC mirip dengan hidrogen fuel cell, yaitu proton dari ruang anoda

menuju ruang katoda melalui membran elektrolit dan aliran elektron yang bergerak ke arah

yang sama melalui kabel konduksi. Elektron merupakan partikel subatomik yang bermuatan

negatif dimana elektron ini digunakan untuk menghasilkan listrik. Elektron dihasilkan dari

metabolisme secara natural yang terjadi di mikroorganisme (Hoogers 2002).

Gambar III.1 Skema cara kerja Microbial Fuel Cells (MFCs)

Dalam sistem MFCs terjadi metabolisme substrat organik oleh mikroorganisme dan

terjadi transfer elektron ke permukaan elektroda secara ekstraseluler. Mikroba mengoksidasi

subtrat pada anoda untuk menghasilkan elektron dan proton, serta karbondioksida

dikeluarkan sebagai hasil dari produk oksidasi. Setelah melewati proton exchange membrane

(PEM) atau jembatan garam, proton masuk ke chamber katoda, dimana mereka

menggabungkan dengan oksigen menjadi air (H2O) (Reddy dkk., 2010). Mikroba di chamber

anoda memaksa elektron dan proton saat proses disimilasi dengan mengoksidasi substrat-

substrat organik. Di dalam sistem MFCs, terdapat reaksi oksidasi dan reduksi di anoda dan

katoda jika menggunakan substrat berupa glukosa adalah sebagai berikut ;

Reaksi anoda : C6H12O6 + 6H2O →6CO2 + 24H+ + 24e-

Reaksi katoda : 6O2 + 24e- + 24H+ → 12H2O

(Chandrasekhar dan Venkata Mohan, 2014)

Jika menggunakan substrat berupa asetat adalah sebagai berikut :

Reaksi anoda : C2H4O2 + 2H2O 2CO2 + 8H+ + 8e-

Reaksi katoda : 2O2 + 8H++ 8e- 4H2O

Ada beberapa mekanisme yang melibatkan transfer elektron dari bakteri ke anoda (Liu,

2008), sebagai berikut :

i. Transfer elektron langsung melalui protein membran luar sel

Pada mekanisme ini transfer elektron melibatkan sitokrom yang terdapat pada membran

17

luar sel mikroba. Dalam hal ini diperlukan kontak langsung sitokrom dengan elektroda untuk

mekanisme transfer elektron. Contoh mikroba yang menggunakan mekanisme ini adalah

Geobacter sulfurreducens dan Shewanella putrefaciens. Mekanisme transfer electron

langsung melalui protein membrane luar sel ditunjukkkan pada Gambar III.2

.

Gambar III.2. Mekanisme transfer elektron melalui membran luar sel (Liu, 2008)

j. Transfer elektron dengan mediator

Transfer elektron yang efisien dapat dicapai dengan menambahkan mediator seperti

neutral red dan methylene blue, yang mampu melewati membran sel, menerima elektron

dari pembawa elektron intraselluler, meninggalkan sel dalam bentuk tereduksi dan

kemudian mengeluarkan elektron ke permukaan elektroda. Salah satu mikroba yang

memerlukan mediator adalah Escherichia coli. Namun untuk limbah, mekanisme ini tidak

sesuai karena akan memakan biaya dan kemungkinan adanya racun dari beberapa mediator.

Mekanisme transfer elektron dengan mediator ditunjukkan dalam Gambar III.3.

Gambar III.3. Mekanisme transfer elektron melalui membran luar sel (Liu, 2008)

k. Transfer elektron melalui bacterial nanowires

Penelitian akhir-akhir ini menunjukkan bahwa struktur seperti pili yang disebut

nanowires yang tumbuh pada membran sel bakteri bisa terlibat langsung dalam transfer

CxHyOz

H+ + CO2

CxHyOz

H+ + CO2

18

elektron ekstraseluler dan memungkinkan reduksi langsung dari sebuah aseptor elektron yang

jauh. Nanowires ini telah teridentifikasi pada G. sulfurreducens PCA, Shewanella oneidensis

MR-1, Synechocystis PCC6803, dan Pelotomaculum thermopropionicum. Mekanisme

transfer electron melalui bacterial nanowires ditunjukkan dalam Gambar III.4.

Gambar III.4. Mekanisme transfer elektron menggunakan Bacterial Nanowires (Liu,2008)

III.2.2 Jenis-Jenis MFCs

Dalam perkembangannya, sistem MFCs dapat dibedakan menjadi

a. Single Chamber MFCs

Single Chamber MFCs merupakan sistem MFCs dengan menggunakan satu chamber

dengan elektroda didalamnya. Di dasar chamber terdapat anoda sedangkan letak katoda

terdapat di permukaan chamber. Single chamber adalah MFCs yang sangat sederhana dan

ekonomis (Ringeisen dkk, 2006).

b. Double Chamber MFCs

Double Chamber MFCs merupakan jenis MFCs dengan menggunakan dua chamber

katoda dan anoda. Chamber katoda menggunakan larutan elektrolit aseptor elektron

sedangkan chamber anoda digunakan sebagai pembiakan mikroba untuk menghasilkan

elektron (Ringeisen dkk, 2006).

c. Soil Based MFCs

Soil Based MFCs atau sel bahan bakar berbasis tanah adalah sistem MFCs dengan

memanfaatkan tanah sebagai media tumbuhnya mikroba. Anoda ditanam di dalam tanah

dengan kedalaman tertentu dan katoda berada dipermukaan tanah (Xubojun dkk, 2015).

d. Phototrophic Biofilm PBMFCs

Phototrophic Biofilm PBMFCs adalah sistem MFCs dengan menggunakan fototrofik

anoda biofilm yang mengandung mikroorganisme fotosintetik seperti chlorophyta

candyanophyta. Mikroorganisme tersebut melakukan fotosintesis dengan menghasilkan

CxHyOz

H+ + CO2

19

metabolit organik dan menyumbang elektron. Sub-kategori fototrofik MFC yang murni

menggunakan bahan fotosintesis oksigen pada anoda biasanya disebutkan pada sistem

fotovoltik biologis.

III.2.3 Substrat pada MFCs

Dalam microbial fuel cell, berbagai bentuk bahan organik dapat digunakan sebagai

substrat diantaranya glukosa, pati, asam lemak, asam amino dan protein, serta air limbah dari

manusia dan hewan (Idham, 2009). Tabel berikut menunjukkan percobaan microbial fuel cell

pada berbagai jenis substrat.

Tabel III.3 Penggunaan berbagai jenis substrat dan mikroorganisme pada Microbial

Fuel Cell (MFCs)

Jenis Substrat Mikroorganisme Referensi

Galaktosa, maltose,

sukrisa, trehalosa

Proteus vulgaris Kim dkk (2000)

Pati (starch) Clostridium butyricum atau C.

Beijerinkil

Niessen dkk (2004)

Asetat E. coli, Shwanella oneidensis,

Geobacter sulfurreduces

Park dkk (2000),

Debabov (2008)

Rumen sapi E. coli K12 Liu dkk (2004)

Glukosa

Rhodoferax ferriredunces

Chaudhuri da Lovley

(2003)

. Substrat yang umumnya digunakan dalam sistem MFC termasuk asetat, butirat (Liu

dkk., 2005), glukosa (Zhang dkk., 2006), propionate (Chae dkk., 2009), sistein (Logan et

dkk., 2005), etanol (Kim dkk., 2007) dan air limbah organik lainnya. Substrat tidak hanya

mempengaruhi komunitas bakteri dan spesies dominan di anoda, tetapi juga mempengaruhi

kinerja MFC elektrokimia seperti Coulombic efisiensi (CE) dan kerapatan daya (PD), (Chae

dkk., 2009).

Menurut (Chae dkk., 2009), performa kinerja MFC menggunakan berbagai jenis

substrat seperti glukosa menunjukkan coloumbic efficiency terendah (15%), diikuti oleh

propionat (36%), butirat (43%) dan asetat (72,3%). Glukosa menunjukkan CE yang lebih

rendah dibandingkan dengan substrat molekul lain, karena sifatnya yang dapat difermentasi,

sehingga fermentasi atau metanogenesis bisa menjadi metabolisme yang dominan dan ini

20

tidak bisa menghasilkan listrik, karena sebagian besar elektron yang tersedia dalam bahan

bakar organik tetap masuk produk fermentasi yang tidak siap bereaksi dengan elektroda

(Lovley, 2006). Asetat menunjukkan CE tertinggi, karena menurut penelitian lain (Liu et al.,

2005; Jung dan Regan, 2007), itu adalah substrat yang disukai untuk pembangkit listrik di

MFC, karena tidak ada produk akhir fermentasi yang diproduksi. Asetat sangat mudah

digunakan oleh mikroorganisme untuk menghasilkan energi karena memiliki rantai karbon

yang paling rendah, (Du et al, 2007) sedikit menghasilkan biomassa, CH4 dan H2 yang

menjadi penghambat dalam produksi couloumbic efficiency (Lee dkk., 2007). Kinerja

keseluruhan MFC sangat tergantung pada ketersediaan mikroorganisme digunakan sebagai

biokatalis, spesies mikroba, jenis substrat, reaktor konfigurasi, waktu operasi, ukuran reaktor,

pH, suhu, akseptor elektron, luas permukaan elektroda, bahan elektroda, dll. (Liu et al., 2011;

Ren dkk., 2011; dkk., 2006).

III.3. Limbah Cair Industri Perikanan

Limbah industri perikanan dapat didefinisikan sebagai apa saja yang tersisa dan

terbuang dari suatu kegiatan penangkapan, penanganan, dan pengolahan hasil perikanan. Tipe

limbah utama yang ditemukan dari limbah cair pengolahan ikan adalah darah, kotoran,

jeroan, sirip, kepala ikan, cangkang, kulit dan sisa daging. Secara umum, tipe limbah cair

industri pengolahan ikan dapat dibagi dalam dua kategori yaitu volum banyak-persentase

limbah rendah dan volum sedikit-persentase limbah tinggi. Kategori volum banyak-

persentase limbah rendah terdiri dari air yang digunakan untuk pembongkaran, transportasi,

penanganan ikan dan air pencucian. Proses pada pembuatan tepung ikan menghasilkan jenis

limbah kategori volum sedikit-persentase limbah tinggi (Colicd dkk., 2007). Limbah cair

industri perikanan mengandung bahan organik yang tinggi. Tingkat pencemaran limbah cair

industri pengolahan perikanan sangat tergantung pada tipe proses pengolahan dan spesies

ikan yang diolah (Ibrahim 2005). Terdapat 3 tipe utama aktivitas pengolahan ikan, yaitu

industri pengalengan dan pembekuan ikan, industri minyak dan tepung ikan, dan industri

pengasinan ikan (Priambodo 2011). Karakteristik limbah cair perikanan dapat dilihat melalui

parameter pH, jumlah padatan terlarut, suhu, bau, BOD, COD, dan konsentrasi nitrogen serta

fosfor (FAO 1996). Limbah cair industri pengolahan ikan memiliki karakteristik jumlah

bahan organik terlarut dan tersuspensi yang tinggi jika dilihat dari nilai BOD dan COD.

Lemak dan minyak juga ditemukan dalam jumlah yang tinggi. Terkadang padatan tersuspensi

dan nutrien seperti nitrogen dan fosfor juga ditemukan dalam jumlah tinggi. Limbah cair

industri pengolahan ikan juga mengandung sodium klorida dalam konsentrasi tinggi dari

21

proses pembongkaran kapal, air pengolahan, dan larutan asin (Colic dkk. 2007). Baku mutu

limbah cair industri pengolahan ikan dapat dilihat pada Tabel III.4

Tabel III.4 Baku mutu air limbah bagi usaha/kegiatan pengolahan perikanan

Sumber : Permen LH RI No 5. Tahun 2014

Baku mutu air limbah adalah ukuran batas atau kadar unsur pencemar dan/atau jumlah

unsur pencemar yang ditenggang keberadaannya dalam air limbah yang akan dibuang atau

dilepas ke dalam sumber air dari suatu usaha dan/atau kegiatan (Kementerian Negara

Lingkungan Hidup 2007).

III.4. Bakteri electricigens yang digunakan dalam MFCs

Mikroba memainkan peran penting dalam ruang anoda serta dihasilkannya elektron.

Ruang anoda yang anaerob merupakan salah satu bagian utama MFCs. Semua kondisi

esensial untuk mendegradasi biomassa diperlukan pada ruang anoda, yang diisi dengan

substrat, mediator (opsional), mikrob, dan elektoda sebagai aseptor elektron. Kelompok

mikrob yang umumnya digunakan dalam MFC adalah kelompok bakteri electricigens

ataupun kelompok bakteri fermentatif. Electricigens adalah mikroorganisme yang mampu

mengoksidasi senyawa organik sepenuhnya menjadi karbon dioksida dengan menggunakan

22

elektroda sebagai akseptor elektron dan energi yang dihasilkan digunakan untuk

pertumbuhan (Lovley, 2006).

Namun demikian, kelompok bakteri electricigens lebih efektif digunakan dalam MFC

dibandingkan kelompok bakteri fermentatif (Lovley 2006). Kelompok bakteri electricigens

adalah kelompok bakteri yang memperoleh energi pertumbuhannya melalui oksidasi

sempurna senyawa-senyawa organik menjadi CO2, dan mampu melakukan transfer elektron

langsung pada elektroda anoda MFC. Salah satu keuntungan menggunakan electricigen

adalah efisiensi coulombic yang tinggi. Kelebihan lain dari electricigen adalah keberlanjutan

jangka panjang dari sel bahan bakar yang menahannya. Beberapa electricigen adalah

Desulfuromonas acetoxidans dan Geobacter metallireducens (Bond dkk., 2002), Rhodoferax

ferrireducens (Finneran dkk., 2003) dan Geothrix fermentans (Bond dan Lovley, 2005).

Mikroorganisme ini ada di berbagai habitat alami seperti lumpur limbah, air limbah, sedimen

air, lumpur anaerob, sedimen laut, tanah sawah, kompos dan tanah terendam.

Banyak mikroorganisme yang memiliki kemampuan untuk mentransfer elektron

beserta substratnya yang dihasilkan dari metabolisme kandungan organik ke anoda seperti

yang ditunjukkan pada Tabel III.5.

Tabel III.5. Bakteri yang digunakan di MFCs

Mikroba Referensi

Escherichia coli

Sivasankar dkk., n.d

Shewanella oneidensis

Alcaligenes faecalis, Enterococcus

Geobacter sulfurreducens

Rhodoferax ferrireducens Glucose

Clostridial isolate

Arcobacter butzleri

Sivasankar dan Mylsamy, 2018

Aeromonas hydrophila

Aeromonas jandaei

Klebsiella pneumoniae L17

Klebsiella oxytoca ADR13

23

Corynebacterium humireducens sp. nov.

Citrobacter sp.

Cupriavidus basilensis

Pseudomonas sp. C27

Ochrobactrum anthropi YZ-1

Geothermobacter sp. Kashe dkk., 2003

Marinobacter sp. Omo, 2016

Geobacter metallireducens Bond dan lovely, 2005

Shewanella putrefaciens Park dan Zeikus, 2002

III.5 Elektroda carbon cloth modifikasi

Elektroda harus bersifat konduktif, biocompatible (sesuai dengan makhluk hidup) dan

secara kimia stabil di dalam larutan bioreaktor. Material elektroda yang paling bermanfaaat

adalah karbon dalam bentuk lempeng grafit (padat, batang, atau granula), dalam bentuk

material fiber atau berserat dan dalam bentuk glass carbon. Karena stabilitas kimia dan

konduktivitasnya, bahan anoda berbasis karbon banyak digunakan termasuk grafit, carbon

paper, carbon cloth, carbon nanotube, carbon brush, activated carbon, activated carbon

fiber, and carbon mesh (Zhu, 2011). Carbon cloth sering diterapkan dalam sel bahan bakar

hidrogen, sekarang digunakan dalam MFCs sebagai elektroda plat datar (Zhou, 2011). Dalam

penggunaan MFCs, carbon cloth memiliki ukuran ketebalan yang bervariasi (1 mm, 2 mm, 3

mm, 4mm, 5mm dst.). Dalam penelitian ini dilakukan varias ketebalan elektroda yaitu

ketebalan 3mm dan ketebalan 5mm.

Konduktivitas dan biokompatibilitas bahan berbasis karbon masih memiliki ruang

untuk ditingkatkan. Banyak upaya telah dilakukan untuk memodifikasi permukaannya untuk

memungkinkan bahan anoda yang lebih efisien untuk pembangkit listrik. (Zhu, 2011).

Berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Zhu (2011) membuktikan bahwa modifikasi

permukaan anoda dapat meningkatkan power density sebesar sebesar 25% dan 58%

dibandingkan anoda tanpa modifikasi. Salah satu bahan yang dapat digunakan dalam

modifikasi elektroda adalah dedak padi (rice bran) yang dapat memberikan porositas dan

luas permukaan pada elektroda. Kumar dkk.,(2013). Menurut Sadeqzadeh, dkk (2012) luas

permukaan elektroda yang besar akan menangkap elektron yang lebih banyak

24

dipermukaannya dan menyediakan ruang bagi mikroorganisme bergerak secara efektif

dipermukaan elektroda khususnya anoda sehingga dapat dihasilkan energi listrik yang lebih

besar.

III.6 Surfaktan

Surfaktan (surface active agent) merupakan molekul-molekul yang mengandung gugus

hidrofilik (suka air) dan gugus lipofilik (suka minyak/lemak) pada molekul yang sama (Sheat

dan Foster, 1997). Sehingga dapat mempersatukan campuran yang terdiri dari air dan

minyak. Surfaktan adalah bahan aktif permukaan. Aktifitas surfaktan diperoleh karena sifat

ganda dari molekulnya. Molekul surfaktan yang suka akan air (hidrofilik) merupakan bagian

polar dan molekul yang suka akan minyak/lemak (lipofilik) merupakan bagian non polar.

Bagian polar molekul surfaktan dapat bermuatan positif, negatif atau netral. Umumnya

bagian non polar (lipofilik) merupakan rantai alkil yang panjang, sedangkan bagian yang

polar (hidrofilik) mengandung gugus hidroksil (Gambar III.5).

Gambar III.5. Cara kerja surfaktan didalam larutan

Sifat rangkap ini yang menyebabkan surfaktan dapat diadsorbsi pada antar muka udara-

air, minyak-air, dan zat padat-air, membentuk lapisan tunggal dimana gugus hidrofilik berada

pada fase air dan rantai hidrokarbon ke udara, dalam kontak dengan zat padat ataupun

terendam dalam fase minyak. Surfaktan (surface active agent) adalah zat yang ditambahkan

pada cairan untuk meningkatkan sifat penyebaran dengan menurunkan tegangan permukaan

cairan. Kemampuan surfaktan dalam menurukan tegangan dikarenakan surfaktan memiliki

struktur molekul amphiphatic yaitu mempunyai struktur molekul yang terdiri dari gugus

25

hidrofilik dan gugus hidrofobik. Sifat-sifat surfaktan yaitu dapat menurunkan tegangan

permukaan, tegangan antar muka, meningkatkan kestabilan partikel yang terdispensi dan

mengontrol jenis formulasinya baik oil in water (o/w) atau water in oil (w/o). Selain itu

surfaktan akan terserap ke dalam permukaan partikel minyak atau air sebagai penghalang

yang akan mengurangi atau menghambat penggabungan (coalescence) dari partikel yang

terdispensi (Rieger, 1985).

Penambahan surfaktan dalam larutan akan menyebabkan turunnya tegangan

permukaan larutan suatu cairan dan diantarmuka fasa baik cair-gas maunpun cair-cair

(Swasono, 2012). Setelah mencapai konsentrasi tertentu, tegangan permukaan akan konstan

walaupun konsentrasi surfaktan ditingkatkan. Bila surfaktan ditambah melebihi konsentrasi

ini maka surfaktan mengagregasi membentuk misel.

Konsentrasi terbentuknya misel ini disebut critical micelle consentration (CMC). Tegangan

permukaan akan menurun hingga CMC tercapai. Setelah CMC tercapai, tegangan permukaan

akan konstan yang menunjukkan bahwa antarmuka menjadi jenuh dan terbentuk misel yang

berada dalam keseimbangan dinamis dengan monomernya (Supriningsih, 2010).

Klasifikasi surfaktan berdasarkan muatannya yaitu:

1. Surfaktan anionik yaitu surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada suatu anion.

Karakteristiknya yang hidrofilik disebabkan karena adanya gugus anionik yang cukup

besar, biasanya gugus sulfat atau surfonat. Contohnya adalah garam alkana sulfonat, garam

olefin sulfonat, garam sulfonat asam lemak rantai

panjang.

2. Surfaktan kationik yaitu surfaktan yang bagian alkilnya terikat pada suatu kation.

Surfaktan ini memecah dalam media air, dengan bagian kepala bertindak sebagai

pembawa sifat aktif permukaan. Contohnya adalah garam alkil trimethil ammonium, garam

dialkil-dimethil ammonium dan garam alkil dimethil benzil ammonium.

3. Surfaktan nonionik yaitu surfaktan yang bagian alkilnya tidak bermuatan.

Contohnya : ester gliserin asam lemak, ester sorbitan asam lemak, ester sukrosa asam

lemak, polietilena alkil amina, glukamina, alkil poliglukosida, monoalkanol amina, dialkanol

amina, tween 80 dan alkil amina oksida.

4. Surfaktan amfoter yaitu surfaktan yang bagian alkilnya mempunyai muatan positif dan

negatif. Contohnya surfaktan yang mengandung asam amino, betain, fosfobetain.

Kehadiran gugus hidrofobik dan hidrofilik yang berada dalam satu molekul,

menyebabkan pembagian surfaktan cenderung berada pada antarmuka antara fasa yang

berbeda derajat polaritas dan ikatan hidrogen seperti minyak/air atau udara/air. Pembentukan

26

film pada antar muka ini mampu menurunkan energi antarmuka dan menyebabkan sifat-sifat

khas pada molekul surfaktan.

Karakteristik utama surfaktan adalah pada aktivitas permukaannya. Surfaktan mampu

meningkatkan kemampuan menurunkan tegangan permukaan dan antarmuka suatu cairan,

meningkatkan kemampuan pembentukan emulsi minyak dalam air, mengubah kecepatan

agregasi partikel terdispersi yaitu dengan menghambat dan mereduksi flokulasi dan

penggabungan (coalescence) partikel yang terdispersi, sehingga kestabilan partikel yang

terdispersi makin meningkat.

Surfaktan pada umumnya disintesis dari turunan minyak bumi, seperti linier

alkilbensen sulfonat (LAS), alkil sulfonat (AS), alkil etoksilat (AE) dan alkil etoksilat sulfat

(AES). Surfaktan dari turunan minyak bumi dan gas alam ini dapat menimbulkan

pencemaran terhadap lingkungan, karena surfaktan ini setelah digunakan akan menjadi

limbah yang sukar terdegradasi. Disamping itu, minyak bumi yang digunakan merupakan

sumber bahan baku yang tidak dapat diperbaharui. Masalah inilah yang menyebabkan banyak

pihak mencari alternatif surfaktan yang mudah terdegradasi dan berasal dari bahan baku yang

diperbaharui. Alternatif tersebut antara lain penggunaan minyak nabati sebagai bahan baku

pembuatan surfaktan. Salah satu jenis surfaktan berbahan baku minyak kelapa sawit yang

ramah terhadap lingkungan adalah surfaktan jenis anionik yaitu MES.

Pada penelitian ini surfaktan jenis nonionik surfaktan digunakan polysorbate 80

(Tween® 80). Polisorbat 80 atau yang biasa dikenal dengan Tween® 80, C64H124O26 adalah

surfaktan nonionik kental yang larut dalam air, mengandung kelompok kepala hidrofilik

polioksietilena sorbitan dan ekornya disusun oleh monooleat atau yang biasa dikenal dengan

asam oleat, kelompok alkil hidrofobik (Shen dkk., 2011) Berat molekulnya adalah 1310 g

mol-1 dan CMC-nya dalam air murni 15,72 mg L-1 (Chou dkk., 2005). Surfaktan ini

bertindak sebagai pengemulsi, terutama digunakan dalam industri makanan, terutama dalam

pembuatan es krim dan dalam banyak campuran penstabil / pengemulsi komersial (Goff,

1997).

III.6.1 Efek Penambahan Surfaktan Terhadap Performa MFCs

Salah satu hambatan utama bagi bakteri untuk mengirimkan elektron secara eksogen

ke anoda adalah bahwa sebagian besar membran dan dinding sel mikroorganisme

mengandung bahan nonkonduktif, seperti lipid atau peptidoglikan (Lovley, 2006; Wen dkk,

2011). Ada beberapa penelitian yang melaporkan bahwa kehadiran surfaktan menghasilkan

perubahan dalam struktur membran sel untuk membentuk saluran trans-membran,

27

mempengaruhi membran sel dengan mengurangi resistansi, meningkatkan permeabilitas dan

degradasi substrat dan dengan mempercepat transportasi zat (Van Hamme dkk, 2006; Singh

dkk., 2007).

Wen dkk., 2011 meneliti efek surfaktan terhadap kinerja MFC. Wen dkk., (2011)

membuktikan bahwa penggunaan surfaktan nonionik Tween 80 dalam MFC katoda udara

meningkatkan produksi daya secara signifikan dari 21,5 W m-3 tanpa surfaktan menjadi 187

W m-3 setelah penambahan surfaktan. Dalam studi lain menggunakan beberapa surfaktan

nonionik, Tween 80 mencapai nilai kepadatan sel tertinggi dan laju pertumbuhan spesifik

maksimum (Van Hamme dkk., 2006).

Sifat menakjubkan surfaktan dan pengaruhnya terhadap membran sel menjadikannya

kelompok bahan kimia yang menarik untuk dipelajari dalam MFC untuk mengevaluasi

efeknya terhadap laju transfer elektron dari sel ke anoda dan sebagai konsekuensi dalam daya

yang dihasilkan oleh MFC (Wen dkk., 2011).

III.7 Karakteristik Lumpur Lapindo

Banjir Lumpur Panas Sidoarjo atau lumpur lapindo merupakan peristiwa

menyemburnya lumpur panas di lokasi pengeboran PT Lapindo Brantas di Desa

Renokenongo, Kecamatan Porong, Kabupaten Sidoarjo, Jawa Timur, sejak tanggal 27 Mei

2006. Kadar garam (salinitas) lumpur sangat tinggi (38-40 %), sehingga bersifat asin

(Juniawan, 2013).

Berdasarkan analisis karakteristik dari lumpur lapindo, diperoleh hasil menurut

parameter fisik dan kimia yang ditunjukkan pada Tabel II.6.

Tabel III.6. Karakteristik lumpur lapindo (Juniawan, 2013)

No Parameter Hasil

1 Fisik :

- Berat jenis (gr/cm3) 1,25 – 2,35

2 Kimia :

- Ph 6,6 – 7

- KTK (NH4OAC 1 N pH 7 )

(me/100g), 3,89-35,42

- Pb (mg/L) 0,19-0,34

- Cu (mg/L) 0,19-0,85

- Kadar air (%) 40,41-60,7

28

- C-Organik total (%) 54,75-55,47

III.8 Dedak Padi (Rice Bran)

Dedak padi merupakan hasil sampingan/limbah dari proses penggilingan padi. sumber

alami yang baik dari banyak nutrisi penting tetapi memiliki beberapa keterbatasan dalam

aplikasi. Proses pengolahan gabah menjadi beras akan menghasilkan dedak padi kira-kira

sebanyak 10% pecahan-pecahan beras atau menir sebanyak 17%, tepung beras 3%, sekam

20% dan berasnya sendiri 50%. Persentase tersebut sangat bervariasi tergantung pada varietas

dan umur padi, derajat penggilingan serta penyosohannya (Grist, 1972). Nutrien yang

terdapat di dedak padi yang berkualitas baik antara lain komposisi kimia bededak padi cukup

tinggi: protein 11,3-14,4%, lemak 15,0- 19,7%, serat kasar 7,0-11,4%, karbohidrat 34,1-

52,3% dan abu 6,6-9,9% (Lubis dkk., 2002 dalam Muis, 2012).

Kandungan nutrisi dalam dedak masih sangat melimpah, selain dijadikan pakan

ternak. Dedak juga dapat di manfaatkan sebagai MFCs (Shu Takahashi , Morio Miyahara,

2016). Dedak padi memiliki komposisi utama aleuron, lapisan selaput dan subaleuron dan

kuman serta sumber yang kaya vitamin, mineral, asam lemak esensial, serat makanan dan

sterol lainnya. Kandungan silika berkisar antara 0,34-0,71% serta komposisi nutrisi dari

dedak beras yang stabil dianalisis yang mengandung 6,54-9,48% kelembaban, abu 7,24-

10,63%, protein 12,26-14,01%, lemak 23,53-27,86%, serat 2,5-10,10%, karbohidrat 42,19-

45,74% dan 456,54486. 00 Kkal / 100g energi. Fraksi dari dedak padi mengandung 8 - 14

mg / 100 g Fe, 425 - 940 mg / 100 g Mg, 4,65 - 6,68 mg / 100 g Zn dan 35 - 62 mg / 100 g

Ca. Kandungan vitamin B1 (Thiamin), B3 (Niacin) dan B6 (Pyridoxine) masing-masing

berkisar antara 14 - 24, 275 - 430 dan 25 - 42 ppm dari dedak padi. Hasil menunjukkan

bahwa dedak padi yang mengandung sejumlah nutrisi penting untuk manfaat kesehatan dan

berguna dalam banyak aplikasi makanan seperti suplemen makanan dan ekstraksi minyak

nabati. Berdasarkan hal di atas, dedak padi dapat dikatakan sebagai bahan fermentasi yang

baik dalam kondisi aerob dan anaerob. Karena nutrisi yang terkandung cukup dalam rice

bran, memungkinkan mikroorganisme tumbuh untuk pembangkit listrik yang baik

sebagaimana dipelajari oleh Takahashi dkk. (2016). Selain itu dedak padi mengandung silika

yang tinggi (Agung, 2013), sehingga mampu dimanfaatkan untuk meningkatkan area kontak

anoda

29

III.9 Teknologi analisa komunitas mikroba

Analisa komunitas mikroba memerlukan beberapa tahapan utama yang terdiri dari

isolasi Deoxyribo Nucleic Acid (DNA), sekuensing DNA dan analisa menggunakan software

Bioinformatika.

III.9.1 Isolasi Deoxyribo Nucleic Acid (DNA)

Isolasi Deoxyribo Nucleic Acid (DNA) diperlukan dalam berbagai macam proses, salah

satunya adalah proses dalam tahap awal analisa komunitas mikroba dalam suatu sampel

penelitian. Secara umum, tahap isolasi DNA menurut Yuwono (2006); Soedjadi (2008);

Maftuchah (2014) dalam Nurhayati (2017) dimulai dari pengambilan sampel, pelisisan

membran dan/atau dinding sel, ekstraksi DNA, presipitasi DNA, pemurnian DNA, dan

pengawetan DNA. Saat ini isolasi DNA secara teknis menjadi lebih mudah dengan

munculnya berbagai teknik ekstraksi dan purifikasi dalam bentuk kit. Isolasi DNA

merupakan teknik ekstraksi dan atau purifikasi DNA dari suatu sel sebagai tahap awal suatu

analisis genetik.

Secara kimiawi penghancuran sel dilakukan dengan memanfaatkan senyawa kimia

seperti EDTA (Ethylen Diamnine Tetra Acetic), SDS (Sodium Dodecyl Sulphat), Ammonium-

Choride- Potassium (ACK). Kotoran akibat lisis sel dipisahkan dengan cara sentrifugasi.

Kemudian molekul nukleotida (DNA dan RNA) yang telah dipisahkan dibersihkan dari

protein yang masih ada dengan fenol. Dalam proses ini sebagian kecil RNA juga dapat

dibersihkan. Sedangkan kloroform digunakan untuk membersihkan sisa-sisa protein dan

polisakarida dari larutan. Enzim RNAase digunakan untuk menghancurkan RNA sehingga

DNA dapat diisolasi secara utuh. Pemurnian atau purifikasi DNA dapat dilakukan dengan

mencampur larutan DNA tersebut dengan NaCl yang berfungsi memekatkan, memisahkan

DNA dari larutan, dan mengendapkan DNA pada saat dicampur dengan etanol. Proses

sentrifugasi dengan kecepatan tinggi akan mengendapkan tepung berwarna putih (DNA) dan

menempel di dasar microtube (Nurhayati, 2017).

III.9.2 Sekuensing DNA

Sekuensing DNA atau pengurutan basa DNA merupakan teknik kunci dalam

perkembangan ilmu pengetahuan, di antaranya genetika, bioteknologi, biologi molekuler, dan

genomika (Franca dkk., 2002 dalam Tasma, 2015). Sekuensing DNA bertujuan untuk

menentukan urutan basa nitrogen (adenin, guanin, sitosin, dan timin) suatu sampel DNA

(Tasma, 2015). Dengan diketahuinya urutan basa nitrogen, maka dapat dilakukan identifikasi

jenis mikroba dalam suatu sampel. Sehingga sekuensing DNA merupakan proses yang sangat

penting dalam analisa komunitas mikroba.

30

Salah satu teknologi sekuensing kapasitas tinggi untuk sekuensing genom total

adalah Next Generation Sequencing (NGS), platform yang menyediakan miliaran basa

(sekitar 300–600 Gbp) informasi genetik dalam satu kali menjalankan alat (Pattersson dkk.,

2009 dalam Tasma dkk., 2015). Teknik sekuensing ini juga menghasilkan data sekuen yang

cukup akurat dengan akurasi data sekuen yang dihasilkan dapat mencapai 99,99% (Zhang

dkk., 2011 dalam Tasma dkk., 2015). Berbeda dengan teknologi Sanger, sekuensing dengan

NGS menghasilkan data sekuen yang berukuran relatif pendek (50–150 bp), namun kuantitas

data sekuen yang dihasilkan sangat besar (Tasma dkk., 2015).

III.9.3 Bioinformatika

Bioinformatika merupakan cabang bioteknologi yang menggunakan komputer untuk

menganalisis dan mengelola data DNA maupun protein (Thieman dan Palladino, 2013

dalam Ningrum, 2017). Sehingga dengan memanfaatkan teknologi bioinformatika, dapat

dilakukan analisa komunitas mikroba pada sampel penelitian, melalui urutan basa nitrogen

suatu mikroba yang telah diperoleh dari hasil sekuensing. Menurut Narita dkk., (2012),

analisis dalam bioinformatika difokuskan pada tiga jenis dataset, yaitu urutan genom,

struktur makromolekul dan percobaan genomik fungsional. Tetapi analisis bioinformatika

juga diterapkan pada berbagai data lain, seperti pohon taksonomi, data tentang hubungan

jalur metabolik, teks artikel ilmiah dan statistik. Berbagai macam teknik yang digunakan

termasuk pencocokan sekuen, struktur protein 3D, konstruksi pohon filogenetik, prediksi

dan klasifikasi struktur protein, prediksi struktur RNA, prediksi fungsi protein, dan ekspresi

kluster data.

III.10 Penelitian Sebelumnya

Berikut penelitian sebelumnya yang digunakan sebagai penunjang penilitian ini.

Gambar III.6. Capaian dan rencana penelitian terkait dengan teknologi Microbial Fuel Cells

31

Tabel III.7. Penelitian Terdahulu

Nama Peneliti Hasil Penelitian

Qing Wen, 2011 Kemampuan unik surfaktan (Tween 80) untuk mengurangi

hambatan dalam MFC dan meningkatkan produksi energinya

berhasil ditunjukkan dalam penelitian ini. Kepadatan daya

maksimum MFC katoda udara menggunakan glukosa 1 g L-1

sebagai bahan bakar meningkat dari 21,5 menjadi 187 Wm3

dengan peningkatan konsentrasi Tween 80 dari 0 hingga 80

mg/L

Kelita dan Vebby, 2018 Disimpulkan bahwa eksternal resistansi paling optimum

adalah 1 kΩ diantara resistansi 10 kΩ, 100 kΩ, dan 5100 kΩ

dan penambahan molasses paling optimum pada 2,5% per

berat.

Adith dan Ricky, 2018 -Disimpulkan bahwa Elektroda 3F memberikan hasil yang lebih

baik dari pada elektroda 2F, dengan hasil terbaik pada elektroda

3F berupa lumpur sebesar 10,08 mW/m2, sedangkan hasil

terbaik pada elektroda 2F sebesar 2,85 mW/m2 untuk variabel

lumpur

-Disimpulkan bahwa persentase bakteri electricigens dan non

electricigens pada lumpur lapindo adalah 27,5%

Geothermobacter sp., 12,5% Marinobacter sp., 60% non

electricigens.

32

BAB IV METODE

Kondisi operasi yang digunakan:

1. Berat total reaktor : 1 kg

2. Suhu : 30 oC (suhu kamar)

3. Tekanan : 1 atm

4. pH : 7 – 8

5. Ukuran Elektroda : 2 x 5 cm (10 cm2)

6. Ketinggian penanaman : - Anoda : 3 cm

- Katoda diatas permukaan

IV.1 Variabel Percobaan

IV.1.1 Pengukuran Potensial Listrik

Variabel penelitian terdiri dari:

1. Jenis carbon cloth

- Carbon cloth 3F termodifikasi

- Carbon cloth 5F termodifikasi

2. Konsentrasi surfaktan tipe tween 80

- Tanpa surfaktan

- 100 ppm

3. Jenis medium Lumpur

-Lapindo 100%

-Lumpur lapindo + limbah cair perikanan (3:1)

-Lumpur lapindo + limbah cair perikanan ( 1:1)

-Lumpur lapindo + limbah cair perikanan ( 1:3)

4. Waktu penanaman

Lama penanaman elektroda di dalam medium dilakukan selama : 1, 2, 3, 4, 5, dan 6

33

Gambar IV.1. Rangkaian Alat MFCs

IV.2 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan untuk penelitian terdiri dari lumpur lapindo dan limbah cair industri

perikanan.,serta bahan-bahan berikut ini :

IV.2.1 Bahan Pembuatan Elektroda

1. Carbon cloth

2. Ti-Wire

3. Rice bran ( Dedak padi)

4. Carbon powder

IV.2.2 Bahan Pembuatan NaCl 0,3 M

1. Aquadest

2. NaCl

IV.2.3 Bahan Ekstraksi DNA menggunakan FastDNA® SPIN Kit for Soil

1. Lysing Matrix E

2. Sodium Phosphate Buffer

3. MT Buffer

4. Larutan Protein Precipitation Solution (PPS)

5. Binding Matrix

6. SPIN Modules

34

7. Catch Tubes

8. Concentrated SEWS-M

9. DES (DNase/ Pyrogen-Free Water)

IV.3 Peralatan yang Digunakan

1. Chamber

2. Solder

3. Beaker glass

4. Spatula

5. Water bath

6. Autoklaf

7. Alat Multimeter

IV.4 Metode Percobaan

Pada penelitian ini memiliki prosedur penelitian yang terdiri dari tahap persiapan, tahap

penanaman elektroda di dalam chamber, tahap pengukuran potensial listrik, perhitungan jumlah

bakteri dan tahap analisa.

IV.4.1 Tahap Persiapan Penelitian

a. Persiapan Pembuatan Surfaktan Tween 80

- Konsentrasi 100 ppm

b. Persiapan Pembuatan Larutan Nacl 0.3 M

NaCl dilarutkan 17.55 gr ke dalam 1000 ml aquadest.

c. Persiapan Elektroda

Katoda Ti-wire diukur 25 cm sebanyak 16 buah.

Anoda Ti-wire diukur 30 cm sebanyak 16 buah.

Carbon cloth dipotong 2 cm x 5 cm sebanyak 32 buah.

Ti-wire dan carbon cloth disatukan dengan menganyam.

d. Tahap Persiapan Resistor

Eksternal resistor 1 kΩ disolder pada PCB.

35

e. Tahap Persiapan Lumpur dan Substrat Limbah Cair Perikanan

1. Lumpur lapindo 100%

2. Lumpur lapindo + limbah cair perikanan (3:1)

- Lumpur lapindo ditimbang 750 gram

- Limbah cair ikan ditimbang 250 gram

- Lapindo dicampur dengan Limbah cair ikan

3. Lumpur lapindo + limbah cair perikanan (1:1)

- Lumpur lapindo ditimbang 500 gram

- Limbah cair ikan ditimbang 500 gram

- Lapindo dicampur dengan limbah cair ikan

4. Lumpur lapindo + limbah cair perikanan (1:3)

- Lumpur lapindo ditimbang 250 gram

- Limbah cair ikan ditimbang 750 gram

- Lapindo dicampur dengan limbah cair ikan

f. Tahap Persiapan Elektroda Modifikasi Carbon Cloth

- Carbon cloth dipotong 2 cm x 5 cm sebanyak 32 buah

- Menyambung Ti-wire dengan carbon cloth

- Dedak padi ditimbang 8 gram

- Carbon Powder ditimbang 0,125 gram

- Melarutkan dedak dengan air

- Mengambil air larutan dedak sebanyak 25 ml

- Air larutan dedak dicampur dengan carbon powder

- Mengaplikasikan campuran larutan pada carbon cloth

- Mengeringkan elektroda

IV.4.2 Tahap Persiapan Chamber dan Penanaman Elektroda

a. Tahap Persiapan Chamber (1)

- Carbon cloth 3F/5F modifikasi dicelupkan pada larutan NaCl 0,3 M

- Lumpur lapindo 100%.

- Anoda modifikasi dipasang pada chamber dengan ketinggian 3 cm dari dasar chamber.

- Katoda dipasang pada ketinggian dimana carbon cloth menyentuh permukaan

lumpur.

36

- Penambahan surfaktan 100 ppm.dan tanpa surfaktan pada chamber

b. Tahap Persiapan Chamber (2)

Carbon cloth 3F/5F modifikasi dicelupkan pada larutan NaCl 0,3 M

- Lumpur lapindo + limbah cair perikanan ( 3:1)

- Anoda modifikasi dipasang pada chamber dengan ketinggian 3 cm dari dasar chamber.

- Katoda dipasang pada ketinggian dimana carbon cloth menyentuh permukaan

lumpur.

- Penambahan surfaktan 100 ppm dan tanpa surfaktan pada chamber

c. Tahap Persiapan Chamber (3)

- Carbon cloth 3F/5F modifikasi dicelupkan pada larutan NaCl 0,3 M

- Lumpur lapindo + limbah cair perikanan (1 :1)

- Anoda modifikasi dipasang pada chamber dengan ketinggian 3 cm dari dasar chamber

- Katoda dipasang pada ketinggian dimana carbon cloth menyentuh permukaan

lumpur.

- Penambahan surfaktan 100 ppm dan tanpa surfaktan pada chamber

d.Tahap Persiapan Chamber (4)

- Carbon cloth 3F/5F modifikasi dicelupkan pada larutan NaCl 0,3 M

- Lumpur lapindo + limbah cair perikanan (1 :1)

- Anoda modifikasi dipasang pada chamber dengan ketinggian 3 cm dari dasar chamber

- Katoda dipasang pada ketinggian dimana carbon cloth menyentuh permukaan

lumpur.

- Penambahan surfaktan 100 ppm dan tanpa surfaktan pada chamber

IV.4.3 Tahap Pengukuran dan Analisa

Pada tahap analisa ini dilakukan dengan mengukur dan menghitung parameter-

parameter sebagai berikut :

IV.4.3.1 Tahap Pengukuran Potensial Listrik

1. Mempersiapkan alat Multimeter untuk mengukur tegangan (V) dan arus listrik (I).

2. Eksternal Resistor dihubungkan pada alat Multimeter dan katoda/anoda dengan

konektor (capit buaya )

37

3. Setelah semua rangkaian terhubung dengan alat pengukur, maka proses pengukuran

bisa dimulai

4. Pengukuran dilakukan setiap 1 minggu sekali selama 6 minggu

Hasil pengukuran didapatkan saat angka pada alat ukur stabil. . Dari data kuat arus dan

tegangan, dapat diperoleh nilai power density (mW/m2) yaitu daya per satuan luas

permukaan elektroda. Power density dapat dihitung menggunakan persamaan berikut

(Momoh dkk., 2010)

Dimana I sebagai kuat arus, V sebagai beda potensial dan A adalah luas permukaan

elektroda.

IV.4.3.2 Analisa Jumlah Bakteri

1. Sampel tanah sebanyak 1 gram ditimbang.

2. Sampel diencerkan di dalam tabung reaksi dengan penambahan aquadest hingga 10

ml dengan faktor pengenceran 107

3. Sampel diambil 1 tetes untuk diteteskan diatas permukaan haemocytometer. Lalu,

diamati menggunakan mikroskop dengan pembesaran 400x.

Gambar IV.2 Alat Analisa dan Pengukuran :

(a) Soil Tester ;(b) TDS meter ;(c) Mikroskop dan Haemacytometer

IV.4.3.3 Tahap Analisa Pertumbuhan Komunitas Mikroba pada MFCs

1. Ekstraksi DNA dilakukan sesuai protokol FastDNA® SPIN Kit for Soil.

2. Sekuensing dari DNA yang telah di ekstraksi dilakukan dengan menggunakan

metode NGS (Next Generation Sequencing).

3. Hasil sekuensing diolah dengan software bioinformatic untuk memperoleh

persebaran komunitas mikroba berdasarkan genus

38

39

BAB V ORGANISASI TIM, JADWAL DAN ANGGARAN BIAYA

V.1 Organisasi Tim Peneliti

Tim ini terdiri dari seorang ketua, Dr.Eng. R.Darmawan, ST., MT. dan 1 (satu) orang

anggota yaitu Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M.Eng. serta dua orang mahasiswa. Untuk

mempermudah dan memperlancar dalam menjalankan penelitian ini, ketua peneliti membuat

pembagian tugas dalam organisasi tim sebagai berikut :

a. Ketua tim peneliti bertanggungjawab dan bertugas untuk mengatur, merancang dan

mengembangkan ide penelitian serta mengontrol jalannya penelitian. Selain itu,

pengembangan metode – metode percobaan, penentuan material bahan untuk elektrode,

lokasi dan lama sampling pengukuran juga merupakan tugas dari ketua tim peneliti.

b. Anggota 1, Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M.Eng. bertugas untuk memberikan

masukkan terkait dengan pemanfaatan lumpur sebagai sumber alternatif untuk

menghasilkan energi listrik.

Pada penelitian ini melibatkan 2 (dua) mahasiswa program S1 Teknik Kimia, yaitu

dengan tema skripsi Pengaruh Penambahan Surfaktan Tween 80 pada Peningkatan

Power Density dan Degradasi Limbah Cair Perikanan dalam Reaktor Single Chamber

Microbial Fuel Cells (MFCs) dengan Menggunakan Lumpur Lapindo sebagai Culture

Source dan Analisa Komunitas Mikroba. Selain itu mahasiswa yang terlibat akan

mengajukan Program Kreativitas Mahasiswa Penelitian (PKMP) dengan judul Pemanfaatan

Lumpur Lapindo sebagai Culture Source guna Menghasilkan Biolistrik menggunakan

Microbial Fuel Cells (MFCs) dan Analisa Komunitas Mikroba. Mahasiswa

bertanggungjawab dan bertugas dalam penelitian ini sebagai berikut:

1. Mempersiapkan elektroda yang akan digunakan dalam eksperimen yaitu dengan

melakukan modifikasi elektroda dengan menggunakan dedak padi untuk memperbesar

surface area.

2. Melakukan eksperimen dengan meletakkan elektrode di dalam lumpur, kemudian

mengukur potensial listriknya serta mengukur data-data pendukung lainnya seperti pH.

Selain itu, mahasiswa juga bertanggungjawab untuk menghitung jumlah bakteri di

setiap sampel.

3. Mencatat setiap aktifitas percobaan dalam Logbook Penelitian dan melaporkan hasil

eksperimen kepada ketua setiap satu atau dua minggu sekali.

40

V.2 Jadwal

Dalam pelaksanaan penelitian ini dibuat jadwal sebagai berikut :

No Kegiatan Tahun 2020

Mar Apr Mei Jun Juli Agst Sep Okt Nov

1 Studi literatur lanjutan

2 Persiapan bahan dan

peralatan

3 Preparasi elektroda

4 Perendaman elektrode di

lumpur

5 Pengukuran potensial listrik

6 Pengukuran data-data

7 Penghitungan jumlah

mikroba di lokasi sampel

8 Pembuatan laporan

kemajuan

9 Analisa hasil eksperimen

10 Pembuatan draft seminar

internasional

11 Pelaksanaan seminar

internasional

12 Mempersiapkan dan submit

manuscript ke jurnal

internasional

13 Pembuatan laporan akhir

41

V.3 Anggaran Biaya

No Uraian Kuantitas Harga Satuan Total

1 Bahan Kimia :

NH4NO3 (Amonium Nitrate) 150 gr 60000/ 50 gr 180000

KH2PO3 (Potassium Dihydrogen

Phosphite) 100 gr 55000/ 50 gr 110000

K2HPO4 (di-Potassium Hydrogen

Phosphate) 100 gr 45000/50 gr 180000

MgSO4.7H2O (Magnesium Sulfate

Heptahydrate) 100 gr 20000/50 gr 40000

FeCl3.6H2O (Iron (III) Chloride

Hexahydrate) 100 gr 30000/ 50 gr 60000

CaCl2.2H2O (Calsium Chloride

Dihydrate) 100 gr 25000/ 50 gr 50000

NaNO3 (Sodium nitrate) 100 gr 25000/ 50 gr 50000

FeCl3 (Iron (III) Chloride hexahydrate) 100 gr 100000/ 50 gr 200000

MgSO4 (Magnesium Sulfate) 100 gr 50000/ 50 gr 100000

CaCl2 (Calcium Chloride Dihydrate) 100 gr 55000/ 50 gr 110000

Na2HPO4(di-Sodium Hydrogen

Phosphate) 100 gr 30000/ 50 gr 60000

Yeats Extract 2 1700000 3400000

(NH4)2SO4 (Amonium Sulfate) 100 gr 30000/ 50 gr 60000

NaCl (Sodium Chloride) 300 gr 25000/ 50 gr 150000

H3PO3 (Phosphoric Acid 85%) 200 ml 30000/ 100 ml 60000

CuCl2.6H2O (Cooper (II) Chloride

dihydrate) 100 gr 60000/ 50 gr 120000

CuCl2.2H2O (Cooper (II) Chloride

dihydrate) 100 gr 75000/ 50 gr 150000

MnCl2.4H2O 100 gr 700000/100 gr 700000

ZnCl2 (Zinc Chloride) 100 gr 50000/ 50 gr 100000

D (+) Glucose Anhydrate 100 gr 50000/ 50 gr 100000

Tris.HCL Buffer (pH 8) 1 liter 5000000/ 1 lt 5000000

42

Carbon powder (KB 600) 150 gr 40000/ 50 gr 120000

PVDF(Poly(vinylidene fluoride) 100 gr 3600000/ 100gr 3600000

NMP (N-methyl-2-pyrrolidinone) 500 ml 3600000/500ml 3600000

3 Bahan Material :

Tembaga 40 m 4500 180000

Carbon Cloth (Carbon Felt GF-20) 20 pcs 400000 8000000

4 Reparasi Peralatan dan Analisa :

Multitester dan Data Logger 2 1000000 2000000

SEM (Scanning Electron Microscope) 6 Variabel

300000/Variabe

l 1800000

COD (Chemical Oxygen Demand)

14

Variabel

175000/Variabe

l 2450000

BOD (Biological Oxygen Demand)

14

Variabel

175000/Variabe

l 2450000

TOC (Total Organic Carbon)

14

Variabel

150000/Variabe

l 2100000

Analisa Komunitas Mikroba 2

3.600.000/

sampel 7.200.000

5 Bahan Habis Pakai (ATK) :

Kertas 6 rim 100000 600000

6

Seminar Internasional 1 5000000 5000000

Publikasi jurnal internasional (proof

reading) 1 2000000 2000000

7 Transportasi dan Akomodasi 2 750000 1500000

Pembuatan Laporan (Kemajuan dan

Akhir) 10 200000 2000000

8 Perlengkapan pendukung :

Chamber 10 15000 150000

Solder 1 100000 100000

Beaker glass 5 80000 400000

Spatula 1 30000 30000

Lem epoxy 15 30000 / pasang 450000

43

Multimeter 1 350000 350000

Resin coating 2 50000 / resin 150000

Aquadest 20 L 4000 / l 80000

Total 50.000.000

44

BAB VI DAFTAR PUSTAKA

Adith dan Ricki. 2018. Pemanfaatan Lumpur Lapindo sebagai Culture Source Guna

Menghasilkan Biolistrik dengan Menggunakan Microbial Fuel Cells (mfcs) dan

Analisa Komunitas Mikroba

Agung, F., 2013. Ekstraksi Silika dari Abu Sekam Padi dengan Pelarut KOH, Konversi, 2

(1), pp. 1-8.

Ahmad, H., Kamarudin, S. K., Hasran, U. A., & Daud, W. R. W. (2010), “Overview of

Hybrid Membranes for Direct-Methanol Fuel–Cell Applications”,

Arisandi, P. 2006. Menebar bencana lumpur di Kali Porong. Ecological Observation And

Wetlands Conservation

Aulia dan Gusti ,2016. Pengaruh Optical Density Bakteri Bacillus Subtilis Terhadap

Efisiesi Listrik Microbial Fuel Celslls.Departement Chemical Engineering,

Uiversity State Surabaya.

Allen RM dan Bennetto HP, 1993. Microbial Fuel Cells: Electricity Production from

Carbohydrates. J. Appl. Biochem.Biotechnol, 39: 27-40.

Cae, Kyu-Jung., Choi Mi-Jin., Lee, Jin-Wook., Kim, Kyoung-Yeol., Kim, In S. 2009. “Effect

of different substrates on the performance, bacterial diversity, and bacterial viability

in microbial fuel cells”. Gwangju Institute of Science and Technology ; Elsevier.

Chandrasekhar, K., dan Venkata Mohan, S., 2014. Bio-Electrohydrolysis As A Pretreatment

Strategy To Catabolize Complex Food Waste In Closed Circuitry, 39(22), pp.

11411–11422.

Cholid. 2007. Pengolahan Limbah Industri Pengolahan Ikan Dengan Teknologi Gabungan.

Balai Besar Teknologi Pencemaran Industri

Chou, D.K., Krishnamurthy, R., Randolph, T.W., Carpenter, J.F., Manning, M.C., 2005.

Effects of Tween 20® and Tween 80® on the stability of Albutropin during

agitation. J. Pharm. Sci. 94, 1368-1381.

David. 2014. Study Pendahuluan Pemanfaatan Whey Tahu Sebagai Substrat dan Efek Luas

Permukaan Elektroda Terhadap Sistem MFCs. Journal Sains dan Matematika

Dena Y, Rebaay H. 2018. Effect Of Vitamin And Cells Contruction On Activity Of Microbial

Fuel Cell. Journal of genetic Engineering and Biotechnoloy

Guo, K., D.J. Hassett dan T. Gu. 2012. Microbial Fuel Cells in Power Generation and

Extended Applications. Adv Biochem Engin/Biotechnol. 128, pp. 165–197

Goff, H., 1997. Colloidal aspects of ice cream—A review. International Dairy Journal

45

7, 363-373.

Hoogers, G. 2002. Fuel Cell Technology Handbook.

Ibrahim B, Salamah E, Alwinsyah R. 2014. Pembangkit biolistrik dari limbah cair industri

perikanan menggunakan Microbial Fuel cell dengan jumlah elektroda yang berbeda.

Jurnal Dinamika Maritim. 4 (1): 1-9.

IbrahimB,Erungan.2009. Nilai Parameter Bikinetika Proses Denitrifikasi Limbah Cair

Industri Perikanan Pada Rasio COD/TKN Yang Berbena. Jurnal Pengolahan Hasil

Perikanan Indonesia (12:2); 154-166.

Ibrahim B, Suptijah P, Adjani ZN. (2017). Kinerja Microbial Fuel Cell Penghasil Biolistrik

Dengan Perbedaan Jenis Elektroda Pada Limbah Cair Industri Perikanan . Jurnal

Pengolahan Hasil Perikanan Indonesia. 20(2): 296-304.

Ibrahim B, Trilaksani W, Apriyani D. 2013. Potensi Biolistrik Dari Limbah Cair Industri

Perikanan Dengan Microbial Fuel Cell Satu Bejana. Jurnal Dinamika Maritim. 3(2):

45-55.

Ibrahim B. 2005. Kaji Ulang Sistem Pengolahan Limbah Cair Industri Hasil Perikanan

Secara Biologis Dengan Lumpur Aktif. Buletin Teknologi Hasil Perikanan. 8(1): 31-

41

Idham F, Halimi S, dan Latifah S. 2009. Alternatif Baru Sumber Pembangkit Listrik dengan

Menggunakan Sedimen Laut Tropika Melalui Teknologi Microbial Fuel Cell. Bogor

: Teknologi Hasil Perairan Institut Pertanian Bogor.

Jenicek. 2015. High Performance Acivated Carbon/Carbon Cloth Chatodes For Microbial

Fuel Cells. Biological and Ecological Engineering. Corvallis.97331 USA.

Juniawan, A., Rumhayati, B. dan Ismuyanto, B., 2013. Karakteristik Lumpur Lapindo Dan

Fluktuasi Logam Berat Pb Dan Cu Pada Sungai Porong Dan Aloo. Sains dan

Terapan Kimia, 7(1), pp. 50-59

Kim, B.H, Chang I.S, Gil, G.C, Park H.S, Kim H.J., 2003. Novel BOD sensor using

mediatorless microbial fuel cell. Biotechnol. Lett. 25 , pp. 541–545.

Lai, Janice. 1999. Automated Cell Counting and Characterization. Stanford, CA :

Departement of Mechanical Engineering Stanford University.

46

Li, Zhongjian, Xingwang Zhang dan Lecheng Lei., 2008. Electricity Production During The

Treatment of Real Electriplating Containing Cr6+ Using Microbial Fuel Cell.

Process Biochemistry , 43, pp. 1352 – 1358.

Liu. H. 2008. Microbial Fuel Cells: Novel Anaerobic Biotechnology for Energy Generation

From Wastewater. Anaerobic Biotechnology for Bioenergy Production : Principle

and Appllication S.K. Khanal lowa, Blackwell Publshing: 221-243

Logan E. Bruce, Bert Hamelers, Rene R, Uwe S, Jurg K, Stefano F, Peter A, Willy V dan K.

Rabaey., 2006. Microbial Fuel Cells : Methodology And Technology. 40 (17), pp.

14000-14006

Lovley, D. R., 2006. Bug juice: harvesting electricity with microorganisms. [Erratum to

document cited in CA145:079425]. Nat. Rev. Microbiol., 4, 797.

Novitasari, Deni., 2011. Opimalisasi Kinerja Microbial Fuel Cell (MFC) untuk Produksi

Energi Listrik Menggunakan Bakteri Lactobacillus bulgaricus. Skripsi. Departemen

Teknik Kimia FT Universitas Indonesia

Park, D., dan Zeikus, J., 2002. Impact of electrode composition on electricity generation in a

single-compartment fuel cell using Shewanella putrefaciens. Applied Microbiology and

Biotechnology, 59(1), pp. 58–61.

Peraturan Pemerintah Lingkungan Hidup No 5 tahun 2014. Tentang Baku Mutu Kegiatan

Pengolahan Ikan

Priambodo G. 2011. Technical and social impacts of wastewater from fish processing

industry in kota muncar of indonesia. JATES 1(1): 1-17.

Reddy, L. V., Pradeep Kumar, S., dan Wee, Y.-J., 2010. Microbial Fuel Cells (Mfcs) -A

Novel Source Of Energy For New Millennium. Current Research, Technology And

Education Topics In Applied Microbiology And Microbial Biotechnology, pp. 956–

964.

Rieger MM. 1985. Surfactant in Cosmetics. Surfactant Science Series. New York: Marcel

Dekker, Inc.

Ringeisen, Bradley & Ray, Ricky & Little, Brenda., 2007. A miniature microbial fuel cell

operating with an aerobic anode chamber. Journal of Power Sources. 165. 591-597.

Shukla AK, Suresh P, Berchmans S, dan Rajendran A. 2004. Biological fuel cells and their

applications. J. Current Science, 87, pp. 455-468.

47

Sheats, W. Brad dan Norman C. Foster. 1997. Concentrated Products from Methyl Ester

Sulfonates.(http://www.chemiton.com/papers_brochures./Concentrated_Products.doc.

pdf)

Singh, A., Vanhamme, J., Ward, O., 2007. Surfactants in microbiology and biotechnology:

Part 2. Application aspects. Biotechnology Advances 25, 99-

121.

Suhada,Hendrata. 2001. Fuel Cell Sebagai Penghasil Energi Abad 21. Jurnal Teknik

Supriningsih, Dwi. 2010. Pembuatan Metil Ester Sulfonat (MES) sebagai Surfaktan untuk

EOR. Tesis. Jakarta: Universitas Indonesia.

Swasono, 2012. Sintesis Surfaktan Alkil Poliglikosida Dari Glukosa Dan Dodekanol Dengan

Katalis Asam. Jurnal Teknik Kimia Usu.

Van Hamme JD, Word OP. 2006. Influence of Chemical Surfactants on the Biodegradation

of Crude Oil by Mixed Bacteria Culture. Can J Mikrobiol, 45: 130-7.

Wangsit. 2018. Degradasi Stillage Dengan Menggunakan Teknologi Microbial Fuel Cells

Yang Memanfaatkan Lumpur Lapindo Sebagai Culture Source Dan Pengaruhnya

Kepada Power Density Yang Dihasilkan.

Xuboujun, Fei, He, Zhen, Ge, Zheng. 2015. “Using Microbial Fuel Cells to Treat Raw

Sludge and Primary Effluent for Bioelectricity Generation”. Department of Civil

Engineering and Mechanics; University of Wisconsin - Milwaukee.

47

BAB VII LAMPIRAN

Lampiran I

Biodata Tim Peneliti

1. Ketua

A. Identitas Diri

1 Nama Lengkap Dr.Eng. R. Darmawan, ST., MT., GelK

2 Jenis Kelamin Laki-Laki

3 Jabatan Fungsional Asisten Ahli/ III-B

4 NIP/NIK/Identitas Lainnya 197805062009121001

5 NIDN 0006057810

6 Tempat dan Tanggal Lahir Jakarta, 6 Mei 1978

7 E-mail rdarmawan@chem-eng.its.ac.id

8 Nomer Telpon / HP 082311459899

9 Alamat Kantor Kampus ITS Sukolilo Surabaya Prodi S1 Teknik

Kimia

10 Nomer Telpon / Faks Tel: (031)-5946240 Fax: (031)-5999282

11 Lulusan yang telah dihasilkan S-1=10 orang

12 MK yang (pernah) diampu 1. Operasi Teknik Kimia II (S1)

2.Sistem Utilitas Pabrik (S1)

3.Pengolahan Limbah Industri (S1)

4.Pengolahan Limbah B3 (S1)

5.Kimia Organik (S1)

6. Mikrobiologi Industri (S1)

7. Proses Perpindahan (S1)

8. Pengendalian Pencemaran Udara (S1)

9. Kimia Analisa (S1)

10. Azas Teknik Kimia (S1)

11. Teknik Energi (S1)

12. Pengendalian Proses (S1)

13. Peralatan Pengendalian Proses (D3)

14. Optimasi Proses (STEM Akamigas, Cepu)

15. Metode Penelitian (S2)

48

B. Riwayat Pendidikan

Program S-1 S-2 S-3 Spesialis

Nama

Perguruan

tinggi

ITS ITS Kumamoto

University,

Jepang

Kumamoto

University,

Jepang

Bidang Ilmu Teknik Kimia Bioteknologi Bioteknologi Groundwater

Environmental

Tahun Masuk

Lulus

1999-2004 2007-2009

(3 semester)

2011 - 2015 2011 - 2015

Judul

Skripsi/Tesis/

Disertasi

Simulasi

Karakteristik

Daya Pada

Pencampuran

Gas-Liquid

Dengan Double

Impeller

Produksi Etanol

Dari Molases

Dalam

Bioreaktor

Packed Bed

Menggunakan

Bakteri

Zymomonas

mobilis Dengan

Teknik

Immobilisasi Sel

Ca- Alginat

Isolation and

Evaluation of

Bacteria

Degrading

Polycyclic

Aromatic

Hydrocarbon

GelK Program:

Learning of

Groundwater and

Planning for

Future Work

Nama

Pembimbing/

Promotor

Dr. Ir. Danawati

HP

Dr. Ir. Tri

Widjaja, M.Eng

Prof. Dr.

Shigeru

Morimura

Prof. Dr. Shigeru

Morimura

C. Pengalaman Penelitian dalam 5 tahun terakhir

No Tahun Judul Penelitian

Pendanaan

Sumber Jumlah

(Juta Rp)

1 2017

Isolation and Identification of the

New Bacteria for PAHs

Degradation

Japan Student

Services Organization

(JASSO)

100

2 2017 Pemanfaatan Lumpur Lapindo Penelitian Doktor 50

49

Sebagai Biolistrik Menggunakan

Microbial Fuel Cells (MFCs)

Dengan Elektroda Ni, Ti Dan

Carbon Cloth

Baru, ITS

3 2016

Pemanfaatan Lumpur Sebagai

Sumber Alternatif Energi Listrik

Dengan Menggunakan Microbial

Fuel Cells (MFCs)

Penelitian Doktor

Baru, ITS 25

4 2011

Peningkatan Produktifitas Etanol

dari Molasses dengan Teknik

Immobilisasi Sel Sistem

Fermentasi-Ektraksi Terpadu:

Eksperimen dan Pemodelan

Strategi Nasional 90

D. Pengalaman Pengabdian Masyarakat dalam 5 tahun terakhir

No Tahun Judul Pengabdian Kepada

Masyarakat

Pendanaan

Sumber Jumlah

(Juta Rp)

1 2017

Penyuluhan Dan Pembuatan

Pupuk Organik Cair (POC) Guna

Memanfaatkan Limbah Air

Kelapa Di Kabupaten Ponorogo

Pengabdian Kepada

Masyarakat Berbasis

Penelitian, ITS

35

2 2017

Studi dan Desain Biodigester

Kotoran Manusia Dan Sapi Untuk

Menghasilkan Biogas Di

Kecamatan Gunem - Kabupaten

Rembang, Jawa Tengah

PT. Semen Indonesia 99

3 2016

Keberlanjutan Operasional Dan

Pengembangan Instalasi Reaktor

Biogas

Pengabdian Kepada

Masyarakat, ITS 15

4 2016

Pelatihan Mikrobiologi dan Aplikasi

di Industri Bagi Guru SMA/ SMK/

MA se- Jawa Timur

Pengabdian Kepada

Masyarakat, ITS 15

50

5 2016 Pelatihan Pengendalian Air

Pendingin

PT. Petrokimia, PT.

Pupuk Kujang 62

6 2016 Pelatihan Korosi dan Proteksi

Katodik

PT.Petrokimia, PT.

Pertamina 70

7 2011 Study of Open Storage Coal Yard PT. Semen Gresik 60

8 2011

Penyuluhan Produsen Tapioka

untuk Mendorong Kemandirian

Industri Kecil

DIKTI 30

E. Publikasi Artikel Ilmiah dalam Jurnal dalam 5 tahun terakhir

No Judul Artikel Ilmiah/ Nama Penulis Nama Jurnal Volume/Nomor/T

ahun

1

Isolation and Evaluation of PAH

Degrading Bacteria

R Darmawan, H Nakata, H Ohta, T

Niidome, K Takikawa, S. Morimura

Journal

Bioremediation &

Biodegradation

6, 3 (2015)

2

Comparative Study of PAHs

Degradation Using Bacteria Grown

on Agar and Gellan Gum Media

R Darmawan, H Nakata, H Ohta, T

Niidome, K Takikawa, S. Morimura

International Journal

Advanced Research 3, 5, (2015)

3

The utilization of Xylocarpus

moluccensis seed oil as biodiesel

feedstock in Indonesia

S Gunawan, R. Darmawan, M

Nanda, AD Setiawan, H Fansuri

Industrial Crops and

Products 52, (2013)

4

Ethanol Production from Molasses

with Immobilized Cells Technique

In Packed Bed Bioreactor by

Extractive- Fermentation

Journal IPTEK-

LPPM-ITS 2010

51

AS Musfil, T Widjaja, A Altway,

R. Darmawan

5

Ethanol Production from

Fermentation of Molasses Using an

Immobilized-Cell Technique in a

Packed Bed Bioreactor

Jurnal Industri, FTI -

ITS 2010

6

Ethanol production from molasses

using immobilized cells Ca-

Alginate and K-Carrageenan by

mutation Z. mobilis in a packed bed

bioreactor

International Journal

of Academic

Research

2010

F. Pemakalah Seminar Ilmiah dalam 5 tahun terakhir

No Nama Pertemuan

Ilmiah/Seminar Judul Artikel Ilmiah

Waktu

dan Tempat

1

The 24th Regional

Symposium on

Chemical Engineering

2017

Organic Fertilizer Potential Using

Aspergillus niger, Pseudomonas

putida and Effective Microorganisms

from Coconut Water Waste in

Ponorogo, East Java – Indonesia

Semarang, 15 – 16

Nopember 2017

2

The 24th Regional

Symposium on

Chemical Engineering

2017

Making Organic Fertilizer Resistant

to Bacterial Leaf Blight Disease for

Grain Crops

Semarang, 15 – 16

Nopember 2017

3

The 3rd

International

Conference on

Chemical

Engineering

Sciences &

Applications 2017

The Utilization of Escheria coli and

Shewanella oneidensis for Microbial

Fuel Cell

Banda Aceh, 20 –

21 September 2017

52

4

The 3rd ISST 2017 –

International Seminar

on Science and

Technology – ITS

Utilization of Lapindo Mud as

Bioelectricity with Microbial Fuel

Cells (MFCs)

Surabaya,

3 August 2017

5

The 3rd International

Seminar Fundamental

and Application

Chemical Engineering

The Use of Mud as an Alternative

Source for Bioelectricity Using

Microbial Fuel Cells

1-3 Nopember

2016, Surabaya-

Indonesia

6

The 2nd Conference

on Innovation and

Industrial Application

The Utilization of Cassava and

Sorghum Flours as A Staple Food In

Indonesia

18 November

2016,

Surabaya-

Indonesia

7

The 3rd International

Symposium on

Fundamental and

Applied Sciences

Degradation of Fluoranthene and

Pyrene with Burkholderia fungorum

sp. Using Two Medium Plates

March 22 - 24,

2015, Osaka -

Japan

8

The 5th GelK

International

Symposium

Isolation and Evaluation of

Mycobacterium gilvum sp. Capable

of Degrading PAHs as a Potential

Strain for Bioremediation

December 1, 2014,

Kumamoto - Japan

9

The 12th International

Symposium on

Cytochrome P450

Biodiversity and

Biotechnology

Degradation of PAHs by

Fluoranthene-Degrading Bacteria

Isolated from Polluted Coastal

Environment

September 24 - 28,

2014,

Kyoto - Japan

10

The 5th World

Congress on

Biotechnology

Biodegradation of PAHs by

Indigenous Strain from Yatsushiro

Sea, Japan

June 25 - 27, 2014,

Valencia - Spain

11

The 8th International

Student Conference

on Advanced Science

and Technology

Isolation and Identification of

Alleged Pyrene-Degrading Bacteria

from Polluted Coastal Environment

December 12 - 13,

2013, Kumamoto -

Japan

12 The 65th SBJ (Society Isolation of Biosurfactant Producing September 18 - 20,

53

for Biotechnology Bacteria from Midorikawa Estuary 2013, Hiroshima-

Japan

G. Karya Buku dalam 5 tahun terakhir

No Judul Buku Tahun Jumlah Halaman Penerbit

-

H. Perolehan HKI dalam 5-10 tahun terakhir

No Judul/ Tema HKI Tahun Jenis Nomor P/ID

I. Aktifitas Profesional

Tahun Jenis Aktifitas Penyelenggara Tema/ Judul

2017

Follow-up Research

Fellowship di

Kumamoto

University

Japan Student Services

Organization (JASSO)

Isolation and

identification of the

new bacteria for

PAHs degradation

2017

Keynote Speaker

pada International

Guest Lecture

Saga University,

Saga, Japan

The Use of Lapindo

Mud as a Potential

Bioelectricity with

Microbial Fuel Cells

2017

Keynote Speaker

pada International

Guest Lecture

National Institute

Technology (NIT) –

Wakayama College, Gobo,

Wakayama, Jepang

International

Academic

Atmosphere

2013 International

Internship

The University of Tokyo,

Tokyo, Jepang

Bioremediation at

Field Scale

2012 International

Internship

Balai Teknologi

Lingkungan (BTL), BPPT,

Serpong, Indonesia

Bioremediation and

Phytoremediation at

Laboratory Scale

54

J. Organisasi Profesi

Tahun Nama Organisasi Alamat Organisasi Nomor

Anggota

2013 -

sekarang

The Society for

Biotechnology, Japan

(SBJ)

Faculty of Engineering,

Osaka University 2-1,

Yamadaoka, Suita, Osaka

565-0871, Japan

014953

2017 -

sekarang

Persatuan Insinyur

Indonesia (PII) Jakarta

masih proses

Demikian curriculum vitae ini saya buat dengan sebenar-benarnya.

Surabaya, 5 Maret 2020

Hormat saya,

Dr.Eng. R. Darmawan, ST., MT., GelK

55

2. Anggota

a. Nama Lengkap : Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M.Eng.

b. Jenis Kelamin : Perempuan

c. NIP : 195907301986032001

d. Fungsional/Pangkat/Gol. : Lektor Kepala/Pembina/IVa

e. Jabatan Struktural : Kepala Laboratorium Pengolahan Limbah

f. Bidang Keahlian : Pengolahan Limbah Industri

g. Fakultas/Departemen : Teknologi Industri/Teknik Kimia

h. Perguruan Tinggi : ITS

i. Alamat Rumah dan No. Telp. : Jl. Gianyar IV Blok C2 No 29, Purimas

Surabaya, HP. 081357266417

j. Riwayat penelitian

Tahun Judul Penelitian Lokasi

2010

Penggunaan Teknologi Hidrothermal dan Ultrasonik untuk

Generasi Alkohol Sebagai Sumber Energi Alternatif

Terbarukan

Indonesia

2011

Pengaruh Mikroorganisme Azotobacter chrococcum dan

Bacillus megaterium Terhadap Pembuatan Kompos Limbah

Padat Digester Biogas dari Enceng Gondok (Eichornia

crassipes)

Indonesia

k. Riwayat pengabdian

Tahun Pengabdian/ Project Tempat

2012

Penanganan Limbah B3 & Biological

Wastewater Treatment dengan British Petroleum

– Tangguh

Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS

2014

Pelatihan Pengolahan dan Pengendalian Limbah

Industri dan B3, Kerjasama Jurusan Teknik

Kimia FTI-ITS – PT Semen Padang

Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS

2015

Pelatihan Pengolahan dan Pengendalian Limbah

Industri dan B3, Jurusan Teknik Kimia dengan

Industri di Seluruh Indonesia

Jurusan Teknik Kimia FTI-ITS

56

l. Publikasi ilmiah

Tahun Judul Penerbit/ Jurnal

2015

Separation of Heavy Metals Copper (Cu) and Nickel

(Ni) from Industrial Wastewater by Adsorption Using

Chitosan Shrimp Shell

Canadian Center of

Science and

Education

2015

Synthesis of Mesoporous Silica with Controlled

Structure from Bagasse Ash as a Silica Source,

Colloids and Surface A: Physicochemical and

Engineering Aspects

476, (2015), 1-7,

ISSN 0927 – 7757

2015

Bioremediation of soil contaminated with native

,polycyclic aromatic hydrocarbons from unburnt coal

using an in-vessel composting method

Bioremediation

Journal,20:2,98-107

m. Paten

Tahun Judul Diterbitkan sebagai

57

SURAT PERNYATAAN KESEDIAAN

ANGGOTA TIM PENELITIAN

Yang bertanda tangan di bawah ini kami:

Nama : Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M.Eng.

NIP : 195907301986032001

Departemen / Fakultas : Teknik Kimia / FTI-RS

Menyatakan bersedia untuk melaksanakan tanggung jawab sebagai anggota tim penelitian:

Judul Penelitian : Pengaruh Penambahan Surfaktan Tween 80 Pada Produksi

Biolistrik Dan Degradasi Limbah Cair Perikanan Menggunakan

Teknologi Microbial Fuel Cells Single Chamber (MFC-SC)

Ketua Tim Peneliti : Dr. Eng. R. Darmawan, ST., MT.

dengan tugas : untuk memberikan masukkan terkait dengan pemanfaatan lumpur sebagai

sumber alternatif untuk menghasilkan energi listrik.

Surat pernyataan ini kami buat dengan sebenarnya untuk digunakan seperlunya.

Surabaya, 5 Maret 2020

Yang membuat pernyataan

Dr. Ir. Sri Rachmania Juliastuti, M.Eng.

58

DAFTAR RIWAYAT HIDUP MAHASISWA 1

Nama : Atha Pahlevi Putra

Tempat, tanggal lahir : Jember, 25 April 2000

Jenis Kelamin : Laki-laki

Umur : 20 Tahun

Agama : Islam

Alamat : Keputih 1D no 48E

Sukolilo, Surabaya 60111

Status : Belum Menikah

Telepon : 0821623163

Email : athapahlevi07@gmail.com

Formal

2004 - 2010 : SD N Jember Lor 1

2010 - 2013 : SMP N 2 Jember

2013 - 2016 : SMA N 1 Jember

2016 - sekarang : S1 Teknik Kimia FTI-RS - ITS

Staff Pengembangan Sumber Daya Manusia BEM FTI-ITS (2017-2018)

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Data Pribadi

Latar Belakang Pendidikan

Riwayat Organisasi

59

DAFTAR RIWAYAT HIDUP MAHASISWA 2

Nama : Ali Fikri

Tempat, tanggal lahir : Rembang, 10 September 1998

Jenis Kelamin : Laki-Laki

Umur : 22 Tahun

Agama : Islam

Alamat : Jl. Raci Rt02 Rw04 No.25

Benowo Surabaya 60195

Status : Belum Menikah

Telepon : 081216585772

Email : afikfikri98@gmail.com

Formal

2004 - 2010 : SDN Babat Jerawat 1/118

2010 - 2013 : SMPN 2 Surabaya

2013 - 2016 : SMAN 12 Surabaya

2016 - sekarang : S1 Teknik Kimia FTI-RS - ITS

Staff Dana Usaha KINI TEKNIK KIMIA (2017-2018)

Staff Departemen Kewirausahaaan HIMATEKK FTI-ITS (2017-2018)

Staff Kementrian Aksi dan Propaganda BEM-ITS (2018-2019)

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Data Pribadi

Latar Belakang Pendidikan

Riwayat Organisasi

DATA USULAN DAN PENGESAHAN

PROPOSAL DANA LOKAL ITS 2020

1. Judul Penelitian

PENGARUH PENAMBAHAN SURFAKTAN TWEEN 80 PADA PRODUKSI BIOLISTRIK DAN DEGRADASI LIMBAH CAIR PERIKANAN MENGGUNAKAN TEKNOLOGI MICROBIAL FUEL CELLS SINGLE CHAMBER (MFC-SC)

Skema : PENELITIAN LABORATORIUM

Bidang Penelitian : Energi Berkelanjutan

Topik Penelitian : Bio-based Energy

2. Identitas Pengusul

Ketua Tim

Nama : Dr.Eng. Raden Darmawan S.T., M.T.

NIP : 197805062009121001

No Telp/HP : 082311459899

Laboratorium : Laboratorium Pengolahan Limbah Industri

Departemen/Unit : Departemen Teknik Kimia

Fakultas : Fakultas Teknologi Industri dan Rekayasa Sistem

Anggota Tim

No Nama Lengkap Asal Laboratorium Departemen/UnitPerguruan

Tinggi/Instansi

1Dr.Eng. Raden

Darmawan S.T., M.T.

Laboratorium Pengolahan Limbah

Industri

Departemen Teknik Kimia

ITS

2Dr. Ir. Sri

Rachmania Juliastuti M.Eng

Laboratorium Pengolahan Limbah

Industri

Departemen Teknik Kimia

ITS

3. Jumlah Mahasiswa terlibat : 2

4. Sumber dan jumlah dana penelitian yang diusulkan

a. Dana Lokal ITS 2020 : 50.000.000,-

b. Sumber Lain : 0,-

Jumlah : 50.000.000,-

Tanggal Persetujuan

Nama Pimpinan Pemberi

Persetujuan

Jabatan Pemberi Persetujuan

Nama Unit Pemberi

PersetujuanQR-Code

09 Maret 2020

Prof. Dr. Ir. Tri Widjaja M.Eng.

Kepala Pusat Penelitian/Kajian/Unggulan

Iptek

Kepala Pusat Penelitian

Energi Berkelanjutan

09 Maret 2020

Agus Muhamad Hatta , ST, MSi,

Ph.DDirektur

Direktorat Riset dan Pengabdian

Kepada Masyarakat