BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengaruh Lama Pencahayaan terhadap Pertumbuhan Botryococcus braunii Botryococcus braunii merupakan organisme fotoautotrof yang menggunakan cahaya sebagai sumber energi dan CO2 sebagai sumber karbon. Pada percobaan ini, sumber cahaya yang digunakan adalah lampu dengan daya total sebesar 60 watt. CO2 sebagai sumber karbon dialirkan pada laju konstan sebesar 17,8 ml/s. CO2 dan cahaya berperan dalam proses fotosintesis. Energi cahaya diserap oleh klorofil dan diubah menjadi energi kimia (ATP). Energi yang dihasilkan ini digunakan untuk reaksi pembentukan glukosa dari CO2. Reaksi fotosintesis secara singkat dapat dinyatakan sebagai berikut: 6CO2 + 6H2O Æ C6H12O6 + 6 O2 . Percobaan dilakukan pada laju alir CO2 konstan sehingga faktor yang mempengaruhi pertumbuhan Botryococcus braunii adalah cahaya. Variasi percobaan yang dilakukan adalah lama pencahayaan 10 jam (variasi 1) dan 5 jam terang. (variasi 2) Variasi ini disesuaikan dengan lama pencahayaan pada musim hujan dan kemarau. Percobaan dilakukan secara paralel menggunakan dua buah reaktor air-lift, sehingga konsentrasi awal sel pada kedua variasi adalah sama.
Tabel 4.1. Laju pertumbuhan pada fase logaritmik tiap run Run 1 2 3
Laju pertumbuhan (mg/L.hari) Variasi I Variasi II 0,788 0,269 0,157 0,134 0,034 0,023
Laju pertumbuhan pada fase logaritmik tiap run ditampilkan pada Tabel 4.1. Pada Tabel 4.1 terlihat bahwa laju pertumbuhan semakin tinggi dengan makin lamanya waktu pencahayaan. Hal ini disebabkan cahaya merupakan faktor penting dalam proses fotosíntesis sehingga semakin lama pencahayaan, semakin tinggi laju fotosíntesis alga.
34
Gambar 4.1 Peranan energi cahaya pada proses fotosintesis
Pada dasarnya, proses fotosintesis berlangsung pada dua tahap reaksi, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. .Pada reaksi terang, cahaya berfungsi untuk mengeksitasi elektron ke tingkat energi yang lebih tinggi. Fotoposposilasi mengubah energi cahaya dari eksitasi elektron menjadi ikatan pirofosfat pada molekul ADP, sehingga terbentuk ATP dan NAPDH . Carrier pembawa molekul energi inilah yang pada reaksi gelap akan digunakan untuk menghasilkan karbohidrat (glukosa). Walaupun reaksi terang ini bisa berjalan tanpa adanya sinar matahari, Namun, terdapat bukti bahwa enzim utama dari tahap ini distimulasi secara tidak langsung oleh energi cahaya (Lawrence,1981).
Melalui reaksi respirasi yang terjadi di dalam sel, glukosa diuraikan menjadi CO2 dan air. Energi yang dilepaskan dari reaksi ini digunakan untuk pembentukan biomassa melalui reaksi: C6H12O6 + 6 O2 Æ 6CO2 + 6H2O + Biomassa Oleh karena itu, jelaslah bahwa pada variasi 1, glukosa yang dihasilkan akan lebih
35
banyak dari variasi 2, sehingga laju petumbuhannya biomassa pun akan lebih tinggi pada variasi 1. Pengamatan pertumbuhan alga mikro Botryococcus braunii dilakukan selama 5 hari. Pengamatan setelah hari ke-5 dengan menggunakan spektrofotometri tidaklah lagi akurat, sebab pada hari ke-5 mikro alga cenderung membentuk koloni berupa flok-flok dan menempel pada dinding dan dasar dari reaktor air-lift. Kurva pertumbuhan alga mikro Botryococcus braunii ditunjukkan pada Gambar 4.1, 4.2, dan 4.3. Dari kurva pertumbuhan tersebut, dapat diamati bahwa pada lama pencahayaan 10 jam jumlah sel Botryococcus braunii yang terbentuk lebih banyak dibandingkan dengan lama pencahayaan 5 jam. Akan tetapi, perbedaan jumlah sel pada tiap variasi lama pencahayaan ini ternyata tidak signifikan (Tabel 4.1). Berdasarkan uji mean (Lampiran C) jumlah biomassa total kedua variasi sama. Hal ini sejalan dengan penelitian Jian Qin (2005) yang menyimpulkan bahwa lama pencahayaan tidak berpengaruh signifikan pada pertumbuhan biomassa, melainkan merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi produksi hidrokarbon dan asam lemak pada alga mikro (Vladislay et al.,1994 dan Ohta
log Berat Sel Kering
et al.,1993).
2,5 2
Lama Terang 5 Jam
1,5 1
Lama Terang 10 Jam
0,5 0 0
2
4
6
Hari Ke-
Gambar 4.2. Kurva pertumbuhan Botryococcus braunii pada tempuhan (run) 1
36
Log Berat Sel Kering
2,5 2,4
Lama Terang 5 Jam
2,3
Lama Terang 10 Jam
2,2 2,1 2 0
2
4
6
Hari Ke-
Log Berat Sel Kering
Gambar 4.3. Kurva pertumbuhan Botryococcus braunii pada tempuhan (run) 2
2,5 2,45 2,4 2,35 2,3 2,25 2,2
Lama Terang 5 Jam Lama Terang 10 Jam
0
2
4
6
Hari Ke-
Gambar 4.4. Kurva pertumbuhan Botryococcus braunii pada tempuhan (run) 3
Tabel 4.2 Jumlah Biomassa Total Run 1 2 3
Jumlah Biomassa Total (g) Variasi I Variasi II 0,47 ± 0,5 0,09 ± 0,05 1,12 ± 0,41 0,85 ± 0,28 1,22 ± 0,3 1,18 ± 0,11
Dari penjelasan di atas, dapat ditarik kesimpulan bahwa lamanya penerangan tidak berpengaruh dalam jumlah biomassa total dari alga mikro Botryococcus braunii dan dapat disimpulkan pula, fiksasi CO2 oleh alga tidak dipengaruhi oleh faktor pencahayaan. Gambar 4.4 menunjukkan hasil pemotretan alga menggunakan mikroskop. Dari pengamatan visual tersebut, dapat diamati bahwa sel dengan lama pencahayaan yang
37
lebih lama memiliki ukuran sel yang lebih besar. Hal ini disebabkan oleh sifat alami alga yang cenderung membelah pada malam hari dan membesar pada siang hari (Richmond, 1996).
(a)
(b) Gambar 4.5 Hasil pemotretan alga dengan perbesaran 400 kali (a) lama pencahayaan 10 jam (b) lama pencahayaan 5 jam
4.2. Pengaruh Lama Pencahayaan terhadap Produksi Hidrokarbon yang dihasilkan oleh Botryococcus braunii Dari hasil ekstraksi mikro algae Botryococcus braunii didapatkan perolehan ekstrak sebesar 20,45 % untuk variasi 1 dan 13,48% untuk variasi 2. Sedangkan komposisi dari hidrokarbon yang dihasilkan berdasarkan hasil analisis GC-MS dapat dilihat pada Tabel 4.3, Tabel 4.4, dan Tabel 4.5.
Tabel 4.3 Komposisi senyawa hidrokarbon pada lama pencahayaan 10 jam Rumus Molekul C15H24 C10H22 C12H24 C14H28 C17H36 C20H40 C22H44 C16H32 C14H22O C18H30O C18H30O
Komponen 1-Hsikloprepeazulene 2-metil nonana 5-metil-1-undekena 1-tetradekena Hexadekana sikloeikosen 1-dokosena 1-heksadekena 4-(1,1,3,3-tetrametilbutilfenol dodesilfenol dodesilfenol
38
Komposisi (%-v) 1,46 0,95 0,92 2,01 1,06 4,73 7,40 0,89 1,43 3,99 2,73
Tabel 4.3 Komposisi senyawa hidrokarbon pada lama pencahayaan 10 jam (lanjutan) 2-tridekena-1-ol C13H26O 2-pentadesin-2-ol C15H28O fitol C20H40O 9-oktadekena-1-ol (oleol) C18H36O 1-heksakosanol C26H54O Asam oleat C18H34O2 Asam bezenedikarboksilat C28H38O4
1,09 6,91 4,65 34,68 1,86 20,48 2,75
Tabel 4.4 Komposisi senyawa hidrokarbon pada lama pencahayaan 5 jam Rumus Komposisi Komponen Molekul 1,2,4,5-tetrametilbenzena C10H14 1,07 3,5 dimetil oktana C10H22 1,10 2-metil nonana C10H22 1,34 3 metiltridekana C14H30 1,10 1-undekena C11H22 1,25 1-heksadekena C16H32 3,03 dokosena C22H44 2,76 Oktadekena C18H36 6,02 siklotetrakosana C24H48 5,01 1,2 epoksitetradekana C14H28O 1,66 4-(1,1,3,3-tetrametilbutilfenol C14H22O 1,10 2-pentadesin-2-ol C15H28O 1,96 1-tricosanol C23H48O 8,69 1-tetrakosanol C24H50O 1,07 asam palmitat C16H32O2 33,23 asam oleat C18H34O2 20,39 1,2 asam benzenadikarboksilat C28H38O4 2,08 Tabel 4.5 Perbandingan Komposisi Komponen pada Kedua Variasi Komponen Komposisi (%-v) Hidrokarbon Senyawa alkohol Senyawa fenol Asam lemak Asam oleat Asam palmitat Lain-lain Total
Variasi I 19,42 49,2 8,15
Variasi II 22,67 11,72 1,10
20,48 2,75 100,00
27,54 33,23 3,74 100,00
Fakta lain yang menarik Tabel 4.4 adalah 20,48% komposisi senyawa pada variasi 1 dan 60,93% komposisi senyawa pada variasi 2 adalah berupa asam palmitat dan oleat. Kedua asam ini diduga merupakan prekusor langsung pembentukan hidrokarbon pada
39
algae Botryococcus braunii (Barneje et al, 2002). Pernyataan tersebut terbukti pada penelitian ini, pada saat konsentrasi asam oleat dan palmitat rendah, konsentrasi hidrokarbon rendah, terbukti pada lama pencahayaan 10 jam, zat terbentuk kebanyakan adalah senyawa karbon berupa alkohol. Sebaliknya ketika konsentrasi asam oleat dan palmitat yang tinggi, alga Botryococcus braunii menghasilkan senyawa hidrokarbon yang lebih banyak. Dapat disimpulkan bahwa produksi hidrokarbon pada alga Botryococcus braunii paling besar terjadi pada percobaan dengan waktu pencahayaan yang lebih rendah (5 jam), karena produksi lipid, seperti asam oleat dan asam palmitat sebagai prekursor pembentukan
hidrokarbon
meningkat.
Diduga,
reaksi
pembentukan
senyawa
hidrokarbon ini terjadi ketika reaksi gelap seperti ditunjukkan pada Gambar 4.6. Dengan demikian, kinerja enzim yang menghasilkan hidrokarbon terjadi pada saat tidak ada energi matahari.
Gambar 4.6. Lintasan Pembentukan Hidrokarbon
40
Gambar 4.65 Lintasan Pembentukan Hidrokarbon (lanjutan)
41
