III. METODOLOGI
A. BAHAN DAN ALAT 1. Bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: a. Limbah cair usaha kegiatan peternakan dari MT Farm Ciampea b. Air Danau LSI IPB. c. Aquades d. Bahan kimia untuk analisis COD yaitu larutan K2Cr2O7 0.0167 M, reagen H2SO4, indikator ferroin, larutan FAS 0.1 M. e. Bahan kimia untuk analisis kadar nitrogen yaitu digestion reagen, larutan NaOH 6N, larutan H2SO4 0.02 N, larutan H3BO3 2%. f. Bahan kimia untuk analisis kadar ortofosfat yaitu larutan ammonium molibdat, larutan SnCl2. g. Bahan kimia untuk analisis kadar nitrat yaitu larutan standar nitrat, larutan NaCl 30%, larutan H2SO4, reagen brusin-asam sulfanilat. h. Bahan kimia untuk kerapatan sel metode haemacytometer yaitu larutan lugol 2%. i. Kertas milipore (0.45 μm) untuk mengetahui konsentrasi sel metode TSS.
2. Alat Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: a. Tangki aerator untuk pretreatment limbah. b. Bak kultivasi berbahan kaca dan fiberglass. c. Alat-alat untuk analisis laboratorium (erlenmeyer, gelas piala, gelas ukur, labu takar, pipet mohr, pipet tetes, mikropipet manual, bulp, buret, haemacytometer, tabung ulir) d. Spektrofotometer DR 2000 e. Spektrofotometer HACH f. Alat destilasi Kjeldhal
g. Oven h. Pompa Vakum i. Penangas Air j. Mikroskop k. Reaktor COD
B. METODE PENELITIAN 1. Pembuatan Tangki Aerator Tangki aerator terbuat dari torn berbahan plastik yang dilengkapi dengan pipa paralon berbahan PVC, pompa aerator, dan kran untuk mengatur aliran udara ke dalam torn, dalam tangki aerator dilengkapi dengan pipa paralon untuk membantu distribusi aerasi (Gambar 3.1). Pre-treatment ini bertujuan untuk mengurangi kandungan bahan organik, mengurangi bau dari limbah, dan pengkondisian media untuk kultivasi mikroalga.
Kran pengatur udara
Kran pengeluaran limbah
Paralon distribusi udara
Blower
Tangki Pre Treatment
Gambar 3.1. Tangki Pre-Treatment Limbah Cair Peternakan
19
2. Pembuatan Bak Kultivasi Bak kultivasi untuk kultur konsorsium mikroalga didesain berbahan kaca dengan dimensi (25 x 40 x 50) cm3 = 50.000 cm3 = 50 L untuk penelitian pendahuluan dan
fiberglass dengan dimensi (100 x 60 x 40) cm3 =
240.000 cm3 = 240 L untuk penelitian utama. Bentuk bak kultivasi dapat dilihat pada Gambar 3.2.
a. Skala Kecil (28 L)
b. Skala Besar (240 L) Gambar 3.2. Bak Media Kultivasi Mikroalga
3. Pengambilan Limbah Cair Organik Limbah cair organik yang dipakai sebagai nutrien dalam sistem kultur konsorsium mikroalga ini diambil dari usaha kegiatan peternakan sapi pedaging MT Farm, Ciampea. Limbah
sumber ini diduga merupakan
penyebab algae blooming secara alami. Sehingga dapat dipastikan limbah ini mengandung nutrien yang dibutuhkan mikroalga secara umum.
4. Analisis Karakterisasi Limbah Organik dan Pre-treatment Sebelum limbah dipakai sebagai nutrien, terlebih dahulu dilakukan karakterisasi limbah dari segi nutrien, COD, TSS dan pH. Hal ini dilakukan untuk menduga perlu atau tidaknya faktor pengenceran serta pengendalian pH yang tepat terhadap limbah, sebelum diumpankan sebagai nutrien ke dalam sistem kultur konsorsium mikroalga. Pengujian kadar nutrien limbah untuk analisis kadar nitrogen dilakukan dengan metode TKN, analisis kadar fosfor dilakukan dengan metode Ortofosfat/
20
Stannous Chloride), analisis kadar kalium dilakukan dengan metode Absorption
Spectrophotometry
Departemen
Teknologi
(AAS)
Industri
oleh
laboratorium
Pertanian,
Fakultas
CDSAP, Teknologi
Pertanian,Institut Pertanian Bogor dan análisis kadar nitrat dilakukan dengan metode Brusin. Pengukuran TSS limbah dilakukan dengan menggunakan
kertas
saring
milipore
(0.45
μm)
dan
metode
spektrofotometer DR 2000. Pengukuran pH dilakukan dengan pH meter Beckman terkalibrasi. Setelah selesai dilakukan pengujian karakterisasi limbah cair, dilanjutkan dengan pre-treatment yang bertujuan untuk mengurangi kandungan bahan organik dalam limbah dan bau dari limbah cair peternakan.
5. Media Pertumbuhan Media pertumbuhan yang digunakan adalah limbah cair kegiatan peternakan. Kadar nutrien N, P, K serta pH yang telah diketahui dari limbah, kemudian dibandingkan dengan kadar nutrien N, P, K serta pH yang optimum bagi pertumbuhan mikroalga pada literatur. Hal ini dilakukan untuk menentukan faktor pengenceran serta pengendalian pH yang tepat. Volume keseluruhan media dalam kolam sebanyak 100 liter, dimana volume limbah cair 75% ( 75 liter).
6. Inokulum Mikroalga diambil Sampel konsorsium mikroalga dalam sistem kultur ini berasal dari Danau LSI IPB yang diduga memiliki banyak kandungan mikroalga dengan parameter badan air yang ditandai dengan warna hijau tua. Sampling dilakukan di lima titik acak dengan jumlah 25% dari volume keseluruhan kultur per kolam yakni 25 L.
7. Analisis Kualitas Media Kultur (Eliminasi Nutrien) Limbah yang dipakai sebagai nutrien dalam kultur mikroalga diukur parameter eliminasi nutriennya seperti kadar oksigen terlarut (Dissolved Oxygen/ DO), chemical oxygen demand (COD), total suspenden solid
21
(TSS), kadar N-organik, kadar N-NH3, kadar N-NO3-, kadar fosfat, kadar kalium, pH, serta suhu. Metode analisis kadar N-organik, N-NH3, N-NO3, fosfat, kalium, COD, TSS, dan pH dijelaskan di Lampiran 1. Untuk analisis DO menggunakan DO meter, pengukuran suhu menggunakan termometer, dan analisis kadar kalium diuji oleh CDSAP Teknologi Industri Pertanian IPB, dengan metode APHA ed 20th 311B, 2005.
8. Analisis Pertumbuhan Mikroalga Pertumbuhan mikroalga dari kedua kolam dicek pertumbuhannya setiap dua hari (mulai hari ke-0 sampai hari ke-24) dan menerapkan sistem semi kontinu pada saat pertumbuhan mikroalga memasuki fase stasioner. Pengamatan pertumbuhan mikroalga dilakukan di laboratorium melalui perhitungan kerapatan sel dengan metode Haemacytometer, konsentrasi sel dengan metode TSS (metode spektrofotometer dan menggunakan kertas saring
milipore)
dan
prevalensi/dominasi
konsorsium dengan metode SRC.
jenis
mikroalga
dalam
Penentuan prevalensi dan dominasi
jenis mikroalga dalam konsorsium dilakukan oleh Laboratorium Produktivitas
dan
Lingkungan
Perairan
(ProLing),
Departemen
Manajemen Sumberdaya dan Perairan, Fakultas Perikanan IPB.
9. Teknik Kultivasi Mikroalga dengan Sistem Semi Kontinu Kultivasi mikroalga dilakukan denga tiga kali percobaan secara semi kontinu. Percobaan I dilakukan dengan membuat media pertumuhan yaitu 75% limbah cair peternakan ditambah 25% kultur mikroalga. Setelah mencapai pertumbuhan maksimum dilakukan pemanenan sebanyak 25% secara semi kontinu.
Dilanjutkan dengan percobaan II yaitu setelah
penambahan nutrien (limbah cair peternakan sebanyak 25%) dan diamati pertumbuhan mikroalga setelah mulai kehabisan nutrien dan pertumbuhan mikroalga mulai berkurang dilakukan pemanenan sebanyak 75% secara semi kontinu, supaya mikroalga yang mati tidak menjadi toksik bagi lingkungannya.
Setelah ditambah nutrien (limbah cair peternakan)
sebanyak 75% dilakukan percobaan III dan diamati sampai media
22
kehabisan nutrien untuk pertumbuhan mikroalga, hal ini dapat dilihat dari mikroalga yang sudah memasuki fase kematian.
10. Teknik Pemanenan Mikroalga Teknik pemanenan mikroalga dilakukan dengan cara sentrifugasi, yaitu dengan cara memasukkan kultur hasil panen ke dalam tabung sentrifuse, kemudian diputar pada kecepatan yang tinggi (2500 rpm) selama 20 menit. Setelah selesai disentrifuse air pada yang sudah terpisah dari endapan mikroalga dipipet, mikroalga yang mengendap pada bagian dasar tabung dipindahkan ke dalam cawan petri, kemudian dikeringkan di oven pada suhu ± 650C, sampai mikrolaga terlihat kering secara fisik.
23
