PENGARUH PERBEDAAN INTENSITAS CAHAYA TERHADAP PERTUMBUHAN DAN KADAR LIPID MIKROALGA Scenedesmus sp. YANG DIBUDIDAYAKAN PADA LIMBAH CAIR TAPIOKA
SKRIPSI
Oleh: MUHAMMAD HASANUDIN NIM.08620068
JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG 2012
PENGARUH PERBEDAAN INTENSITAS CAHAYA TERHADAP PERTUMBUHAN DAN KADAR LIPID MIKROALGA Scenedesmus sp. YANG DIBUDIDAYAKAN PADA LIMBAH CAIR TAPIOKA
SKRIPSI
Diajukan Kepada: Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Dalam Menempuh Gelar Sarjana Sains (S.Si)
Oleh: MUHAMMAD HASANUDIN NIM.08620068
JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS ISLAM NEGERI MAULANA MALIK IBRAHIM MALANG 2012
PENGARUH PERBEDAAN INTENSITAS CAHAYA TERHADAP PERTUMBUHAN DAN KADAR LIPID MIKROALGA Scenedesmus sp. YANG DIBUDIDAYAKAN PADA LIMBAH CAIR TAPIOKA
SKRIPSI
Oleh: MUHAMMAD HASANUDIN NIM.08620068
Telah Diperiksa dan Disetujui Oleh: Tanggal: 8 September 2012
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Romaidi, M.Si NIP. 19810201 200901 1 019
Ach. Nashichuddin, M.A NIP. 19730705 200003 1 002
Mengetahui Ketua Jurusan Biologi
Dr. Eko Budi Minarno, M.Pd NIP. 19630114 199903 1 001
PENGARUH PERBEDAAN INTENSITAS CAHAYA TERHADAP PERTUMBUHAN DAN KADAR LIPID MIKROALGA Scenedesmus sp. YANG DIBUDIDAYAKAN PADA LIMBAH CAIR TAPIOKA SKRIPSI
Oleh: MUHAMMAD HASANUDIN NIM. 08620068
Telah Dipertahankan di Depan Dewan Penguji Skripsi dan Dinyatakan Diterima Sebagai Salah Satu Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si) Tanggal 8 September 2012
Susunan Dewan Penguji
Tanda Tangan
1. Penguji Utama:
Dr. Hj. Ulfah Utami, M.Si NIP. 19650509 199903 2 002
2. Ketua Penguji:
(
)
Ir. Liliek Harianie AR, M.P NIP. 19620901 199803 2 001
(
)
3. Sekretaris Penguji:
Romaidi, M.Si NIP. 19810201 200901 1 019
(
)
4. Anggota Penguji:
Ach. Nashichuddin, M.A NIP. 19730705 200003 1 002
(
)
Mengetahui dan Mengesahkan Ketua Jurusan Biologi
Dr. Eko Budi Minarno, M.Pd NIP. 19630114 19903 1 001
SURAT PERNYATAAN ORISINILITAS PENELITIAN
Saya yang bertanda tangan di bawah ini: Nama
: Muhammad Hasanudin
NIM
: 08620068
Fakultas / Jurusan
: Sains dan Teknologi / Biologi
Judul Penelitian
: Pengaruh Pemberian Intensitas Cahaya Yang Berbeda Terhadap
Pertumbuhan
dan
Kadar
Lipid
Mikroalga
Scenedesmus sp. yang Dibudidayakan Pada Limbah
Cair
Tapioka
Menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa hasil penelitian saya ini tidak terdapat unsur-unsur penjiplakan karya penelitian atau karya ilmiah yang pernah dilakukan atau dibuat orang lain, kecuali yang secara tertulis dikutip dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan dan daftar pustaka. Apabila ternyata hasil penelitian ini terbukti terdapat unsur-unsur jiplakan, maka saya bersedia untuk mempertanggung jawabkan, serta diproses sesuai peraturan yang berlaku.
Malang, 8 September 2012 Yang Membuat Pernyataan,
Muhammad Hasanudin NIM. 08620068
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb. Alhamdulillah puji syukur kepada Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan hidayahnya kepada kita semua, sholawat dan salam senantiasa tercurahkan kepada junjungan kita nabi besar Muhammad SAW, sehingga penulis bisa menyelesaikan penulisan skripsi sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains (S.Si). Penulis menyadari bahwa banyak pihak yang telah berpartisipasi dan membantu dalam penyelesaian penulisan skripsi ini. Untuk itu, iringan doa dan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya penulis sampaikan, utamanya kepada: 1.
Prof. Dr. H. Imam Suprayogo, selaku Rektor Universitas Islam Negeri (UIN) Malang.
2.
Prof. Drs. H. Sutiman Bambang Sumitro, S.U, D.Sc, selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi UIN Maulana Malik Ibrahim Malang.
3.
Dr. Eko Budi Minarno, M. Pd, selaku Ketua Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Teknologi.
4.
Romaidi, M.Si selaku dosen pembimbing bidang Biologi. Terimakasih atas bimbingan, bantuan, motivasi, semangat, dan petunjuk dengan penuh kesabaran dan keuletan, sehingga penulisan skripsi ini dapat terselesaikan.
5.
Ach. Nashichuddin, M.A, selaku dosen pembimbing bidang agama Islam. Terimakasih atas bimbingan, bantuan dan kesabaranya, sehingga penulisan skripsi ini dapat terselesaikan .
6.
Ayah-Ibuku tercinta dan saudara-saudaraku dengan sepenuh hati selalu memberi dukungan materiil dan spirituil, serta memberi motivasi, ketulusan doa yang tak henti-hentinya terucap sehingga penulisan skripsi ini dapat terselesaikan.
7.
Teman-teman Biologi angkatan 2008 beserta semua pihak yang telah membantu dalam peneyelesaian skripsi ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Terucap doa semoga amal mereka dicatat Allah SWT sebagai amal yang
sholeh, amin. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan dapat menambah khasanah ilmu pengetahuan. Amin...
Malang, 8 September 2012
Penulis
DAFTAR ISI
Isi
Halaman
KATA PENGANTAR ...............................................................................................i DAFTAR ISI ..............................................................................................................iii DAFTAR TABEL ......................................................................................................vi DAFTAR GAMBAR .................................................................................................vii DAFTAR LAMPIRAN ..............................................................................................viii ABSTRAK .................................................................................................................ix BAB I PENDAHULUAN ..........................................................................................1 1.1 Latar Belakang.....................................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah ...............................................................................................6 1.3 Tujuan ..................................................................................................................6 1.4 Manfaat ................................................................................................................6 1.5 Batasan Masalah ..................................................................................................7 BAB II KAJIAN PUSTAKA .....................................................................................9 2.1 Mikroalga .............................................................................................................9 2.2 Biologi Scenedesmus sp .......................................................................................14 2.2.1 Reproduksi Scenedesmus sp ........................................................................15 2.2.2 Taksonomi Scenedesmus sp ........................................................................16 2.2.3 Habitat Scenedesmus sp. .............................................................................16 2.2.4 Kandungan Senyawa Kimia Scenedesmus sp. ............................................17 2.2.5 Peranan Scenedesmus sp. ............................................................................17 2.2 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan Mikroalga .............................20 2.3.1 Cahaya .........................................................................................................20 2.3.1.1 Proses Fotosintesis ..........................................................................22 2.3.1.2 Hubungan Cahaya dengan Pertumbuhan .........................................27 2.3.1.3 Hubungan Cahaya dengan Kadar Lipid ..........................................29
2.3.1.4 Cahaya dalam Pandangan Al-Qur’an..............................................31 2.3.2 Karbondioksida (CO2) .................................................................................35 2.3.3 Oksigen (O2) ................................................................................................35 2.3.4 Suhu .............................................................................................................36 2.3.5 Nutrien .........................................................................................................36 2.3.6 Salinitas .......................................................................................................37 2.3.7 Derajat Keasaman (pH) ................................................................................37 2.4 Fase Pertumbuhan ................................................................................................38 2.5 Teknik Kultivasi Mikroalga .................................................................................41 2.6 Media Kultur ........................................................................................................41 2.7 Limbah Cair Tapioka ...........................................................................................42 BAB III METODE PENELITIAN.............................................................................45 3.1 Rancangan Penelitian ...........................................................................................45 3.2 Waktu dan Tempat ..............................................................................................45 3.3 Alat dan Bahan .....................................................................................................45 3.4 Prosedur Penelitian...............................................................................................46 3.4.1 Sterilisasi Alat ............................................................................................46 3.4.2 Sterilisasi Bahan .........................................................................................46 3.4.3 Pembuatan Medium Limbah Cair Tapioka (MLCT) .................................47 3.4.4 Kultur Scenedesmus sp ..............................................................................47 3.4.5 Penginokulasian Sel Scenedesmus sp. .......................................................48 3.4.6 Perlakuan Penelitian...................................................................................49 3.4.7 Parameter Pengamatan ...............................................................................50 3.4.8 Perhitungan Kepadatan Sel Scenedesmus sp .............................................50 3.4.9 Pemanenan Biomassa Mikroalga ...............................................................52 3.4.9 Analisis Kadar Lemak dengan Metode Soxhlet .........................................52 3.4.11 Analisa Data .............................................................................................53 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................................54
4.1 Pengaruh Pemberian Intensitas Cahaya yang Berbeda Terhadap Pertumbuhan Scenedesmus sp. yang Dibudidayakan Pada Media Limbah Cair Tapioka ........54 4.2 Pengaruh Pemberian Intensitas Cahaya yang Berbeda Terhadap Kadar Lipid Scenedesmus sp. yang Dibudidayakan Pada Media Limbah Cair Tapioka ........65 4.3 Pemanfaatan Cahaya dalam Perspektif Islam ......................................................71 BAB V PENUTUP .....................................................................................................75 5.1 Kesimpulan ..........................................................................................................75 5.2 Saran .....................................................................................................................76 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................77 LAMPIRAN ...............................................................................................................81
DAFTAR TABEL
No.
Judul
Halaman
Tabel 2.1 Produksi Minyak dari Berbagai Jenis Tanaman ........................................10 Tabel 2.2 Kandungan Kimia Beberapa Mikroalga dalam Biomasa Kering (%)........12 Tabel 2.3 Kandungan Asam Lemak dari Berbagai Spesies Mikroalga .....................13 Tabel 4.1 Ringkasan Hasil One Way Anova Mengenai Pengaruh Pemberian Intensitas Cahaya yang Berbeda Terhadap Pertumbuhan Scenedesmus sp. yang Dibudidayakan pada Media Limbah Cair Tapioka ...........................54 Tabel 4.2 Hasil Uji Beda Nyata Terkecil (BNT) 5% Mengenai Pengaruh Pemberian Cahaya yang Berbeda Terhadap Pertumbuhan Scenedesmus sp. yang Dibudidayakan Pada Limbah Cair Tapioka...............................................56 Tabel 4.3 Ringkasan Hasil One Way Anova Mengenai Pengaruh Pemberian Intensitas Cahaya yang Berbeda Terhadap Kadar Lipid Scenedesmus sp. yang Dibudidayakan pada Media Limbah Cair Tapioka ...........................65 Tabel 4.4 Hasil Uji Beda Nyata Terkecil (BNT) 5% Mengenai Pengaruh Pemberian Intensitas Cahaya yang Berbeda Terhadap Kadar Lipid Scenedesmus sp. yang Dibudidayakan Pada Limbah Cair Tapioka ......................................67
DAFTAR GAMBAR
No.
Judul
Halaman
Gambar 2.1 Sel Scenedesmus sp. ...............................................................................15 Gambar 2.2 Proses Fotosintesis didalam Kloroplas...................................................22 Gambar 2.3 Siklus Ulang pada Proses Fotositesis dan Respirasi ..............................28 Gambar 2.4 Kurva Pertumbuhan Mikroalga ..............................................................38 Gambar 3.1 Haemocytometer ....................................................................................50 Gambar 4.1 Kurva Kepadatan Sel ..............................................................................58 Gambar 4.2 Grafik Kadar Lipid .................................................................................69
DAFTAR LAMPIRAN
No.
Judul
Halaman
Lampiran 1. Analisis Data One Way Anova Pertumbuhan Scenedesmus sp..............81 Lampiran 2. Analisis Data One Way Anova Kadar lipid Scenedesmus sp. ................85 Lampiran 3. Skema Penelitian ...................................................................................89 Lampiran 3.1. Skema Kerja Pembuatan Medium Limbah Cair Tapioka (MLCT) ....90 Lampiran 3.2. Skema Kerja Pembuatan Medium Ekstrak Tauge (MET) ..................90 Lampiran 3.3. Skema Kerja Kultur Scenedesmus sp. ................................................91 Lampiran 3.4. Skema Kerja Penginokulasian Sel Scenedesmus sp. ..........................92 Lampiran 3.5. Skema Kerja Perlakuan Penelitian......................................................93 Lampiran 3.6. Skema Kerja Pemanenan Biomassa Mikroalga ..................................94 Lampiran 3.7. Skema Kerja Analisa Kadar Lemak ...................................................95 Lampiran 4. Data Kepadatan Sel Scenedesmus sp. sel/ml .........................................97 Lampiran 5. Data Kadar Lipid (%) yang Dihasilkan Scenedesmus sp. .....................98 Lampiran 6. Dokumentasi Penelitian .........................................................................99 Lampiran 7. Surat Keterangan Hasil Analisis Lemak ............................................ 100 Lampiran 8. Bukti Konsultasi Skripsi Bidang Biologi ........................................... 103 Lampiran 9. Bukti Konsultasi Skripsi Bidang Agama Islam .................................. 104
ABSTRAK Hasanudin, Muhammad. 2012. Pengaruh Perbedaan Intensitas Cahaya Terhadap Pertumbuhan dan Kadar Lipid Mikroalga Scenedesmus sp. yang Dibudidayakan Pada Limbah Cair Tapioka. Pembimbing I: Romaidi, M.Si. Pembimbing II: Ach. Nashichuddin, M.A Kata Kunci: Intensitas Cahaya, Pertumbuhan, Kadar Lipid, Scenedesmus sp. Mikroalga dikenal sebagai tumbuhan yang kaya akan nutrisi dan dapat dijadikan sebagai sumber bahan baku biodiesel. Salah satu mikroalga yang berpotensi untuk dikembangkan sebagai penghasil biodiesel adalah Scenedesmus sp. karena memiliki kandungan lipid yang cukup tinggi sekitar 1-40% dari berat kering. Scenedesmus sp. dapat tumbuh dengan cepat meskipun ditumbuhkan dalam medium yang berasal dari limbah pembuatan produk tertentu seperti halnya limbah cair tapioka. Salah satu faktor yang dapat mempengaruhi pertumbuhan dan kadar lipid Scenedesmus sp. adalah intensitas cahaya karena intensitas cahaya memiliki peranan yang penting dalam proses fotosintesis. Optimalisasi intensitas cahaya diharapkan mampu meningkatkan pertumbuhan dan produksi kadar lipid Scenedesmus sp. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemberian intensitas cahaya yang berbeda terhadap pertumbuhan dan kadar lipid mikroalga Scenedesmus sp. yang dibudidayakan pada limbah cair tapioka. Perlakuan berupa pemberian intensitas cahaya yang berbeda yaitu 1.000 luks, 2.000 luks, 3.000 luks, 4.000 luks, dan 5.000 luks. Parameter yang diamati adalah jumlah sel dan kadar lipid yang dihasilkan oleh Scenedesmus sp. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi pemberian intensitas cahaya pada batas kisaran optimum, mampu mempercepat pertumbuhan sel serta meningkatkan produksi kadar lipid Scenedesmus sp. yang dibudidayakan pada limbah cair tapioka. Pertumbuhan dan produksi kadar lipid tertinggi dihasilkan pada pemberian intensitas cahaya 5.000 luks dengan nilai rata-rata pertumbuhan 5.375.000 sel/ml dan nilai rata-rata kadar lipid 35,077%. Sedangkan pertumbuhan dan produksi kadar lipid terendah dihasilkan pada pemberian intensitas cahaya 1.000 luks dengan nilai rata-rata pertumbuhan 1.965.000 sel/ml dan nilai rata-rata kadar lipid 1,141 %.
ABSTRACT Hasanudin, Muhammad. 2012. An Influence of Light Intensity Difference to the Growth and Lipid Level of Microalgae Scenedesmus sp. Cultivated on Liquid Waste of Tapioca. Advisor I: Romaidi, M.Si. Advisor II: Ach. Nashichuddin, M.A Keywords: Light Intensity, Growth, Lipid Level, Scenedesmus sp. Microalgae is known as a plant with full of nutrition and used as a source of biodiesel raw material. One of microalgae potentially developed as a biodiesel production is Scenedesmus sp. because it has very high lipid content of about 1-40% from the dry weight. Scenedesmus sp. can grow fast even grown in a medium from waste of certain product as liquid waste of tapioca. One of the factors influencing growth and lipid level of Scenedesmus sp. is light intensity because having important role in the process of photosynthesis. Optimization of the light intensity is expected to increase the growth and production of lipid level on Scenedesmus sp. This research aims at finding an influence of giving different light intensity to the growth and lipid level of microalgae Scenedesmus sp. cultivated on the liquid waste of tapioca. The treatment is done by giving the different light intensity, they are 1.000 lux, 2.000 lux, 3.000 lux, 4.000 lux, dan 5.000 lux. The observed parameter is the amount of cell and lipid level produced by Scenedesmus sp. The finding shows that the higher of giving the light intensity on the optimum turn limit is able to accelerate cell growth as well as increase lipid level production of Scenedesmus sp. cultivated on the liquid waste of tapioca. The growth and the production of the highest lipid level is resulted on giving light intensity of 5.000 luks by the growth average value is 5.375.000 cell/ml and lipid level average percentage is 35,077%. While the growth and the production of the lowest lipid level is resulted on giving light intensity of 1.000 luks with the growth average value is 1.965.000 cell/ml and the lipid level average percentage is 1,141 %.
ملخص البحث حسن الدين ،محمد .2102 .أثر اختالف كثافة الضوء نحو نمو دهون الطحالب الدقيقة ( )Scenedesmus spومستواها المزروعة في النفاية المائة من التبيوكة. المشرف األول :روميدي الماجستير .المشرف الثاني :أحمد ناصح الدين الماجستير. الكلمات الرئيسية :كثافة الضوء ،نمو ،مستوى الدهون، الطحالب الدقيقة معروفة بالنبات الغانية بالتغذية التي يصلح بأن يكون مصدرا أساسيا لوقود الديزل الحيوي .وإحدى الطحالب الدقيقة التي يمكن تنميتها لتكون منتج وقود الديزل الحيوي هي Scenedesmus spلما لها من الدهون الكثيرة نحو %01-0من وزن يابسها Scenedesmus sp .ينمو بسرعة مهما كانت مزروعة في الوسائل من نفايات صناعة المنتجات المتنوعة مثل النفايات المائة من انتاج التبيوكة .وإحدى العوامل التي تؤثر نمو الدهون ومستواها هي كثافة الضوء ،لما لها من دور كبير في عملية التركيب الضوئي .ويرجى من التحسين في استخدام كثافة الضوء تنمية نمو مستوى الدهون ل Scenedesmus spوإنتاجها. يهدف هذا البحث إلى معرفة آثار اعطاء كثافة الضوء المختلفة نحو نمو الطحالب الدقيقة الدهون ( )Scenedesmus spومستواها المزروعة في النفاية المائة من التبيوكة .وإعطاء مستوى كثافة الضوء المختلفة كما يلي: 0111لوكس ،و 2111لوكس ،و 0111لوكس ،و 0111لوكس ،و0111 لوكس .والعوامل المتغيرة التي الحظها الباحث هي عدد الخلية ومستوى الدهون المنتجة من تلك العملية. ونتيجة البحث ،أن زيادة اعطاء كثافة الضوء حتى أن بلغ أقصى حد ممكن ،تسرع نوم الخلية وتنمّي انتاج مستوى الدهون ل Scenedesmus sp. المزروعة في النفاية المائة من التبيوكة .وأعلى درجة نمو مستوى الدهون
وإنتاجها حاصلة من إعطاء كثافة الضوء في الدرجة 0111لوكس، والمعادل النموي منها 050075111خلية /ملليلتر ،وأما معادل مستوى الدهون هو .%00،177وأما أدنى درجة نمو مستوى الدهون وإنتاجها حاصلة من إعطاء كثافة الضوء في الدرجة 0111لوكس ،والمعادل النموي منها 050.05111خلية /ملليلتر ،وأما معادل مستوى الدهون هو .%0،000
