Jurnal Bioproses Komoditas Tropis Vol. 2 No. 1, Juni 2014
Studi Kultur Semi-Massal Mikroalga Chlorella sp Pada Area Tambak Dengan Media Air Payau (Di Desa Rayunggumuk, Kec. Glagah, Kab. Lamongan) Study on Cultivation Semi-Mass of Microalgae Chlorella sp on Ponds Area with Brackish Water Media (in District Rayunggumuk, Subdistrict Glagah, Lamongan) Arfan Widiyanto*), Bambang Susilo, Rini Yulianingsih Jurusan Keteknikan Pertanian - Fakultas Teknologi Pertanian – Universitas Brawijaya – Jl. Veteran - Malang 65145, Indonesia - Telp. (0341) 551611 *) Penulis korespondensi, Email :
[email protected]
ABSTRAK Mikroalga merupakan mikroorganisme photosintetik dengan ukuran renik yang hidup diseluruh perairan tawar / laut. Ekplorasi yang besar-besaran perlu ditunjang dengan metode yang baik untuk mengembangbiakkan mikroalga. Salah satu metode yang digunakan untuk memperbanyak mikroalga dalam jumlah yang besar adalah menggunakan kolam, dimana system ini tidak membutuhkan banyak biaya. Tujuan penelitian adalah untuk mengetahui laju pertumbuhan dan kadar lipid pada Chlorella sp yang dikultivasi pada area tambak, serta dapat menganalisis variabel pertumbuhan yang mempengaruhi pertumbuhan mikroalga Chlorella sp. Berdasarkan percobaan yang dilakukan, laju pertumbuhan Chlorella sp hanya mencapai hari ke-2 yang merupakan fase eksponensial dengan tingkat kepadatan sebesar 5,165 x 10 5 sel/mL. Sedangkan kadar lipid yang dihasilkan sebesar 2,89%. Variabel pertumbuhan yang mempengaruhi proses produksi mikroalga secara umum yang diamati yaitu suhu, intensitas cahaya, kadar oksigen terlarut, pH, RH dan salinitas masing-masing dengan kisaran nilai 28-30°C; 1120-1740 lux; 4,1-6,07 gr/ml; 9,1-9,3; 6878% dan 5,5-6 ppt. Chlorella sp tidak mampu bertahan hidup lama pada kondisi tersebut selain variable pertumbuhan yang kurang optimal, juga dikarenakan adanya kontaminasi yang cukup besar. Kata Kunci: Kultivasi mikroalga, Chlorella sp, tambak ABSTRACT Microalgae are microscopic algae, typically found in freshwater and marine systems. The exploration for microalgae production must supported by proper method. One of the methods is open ponds which is cheap. The purposes of this research are to determine the growth rate of algae and lipids content of the Chlorella sp that cultured in ponds, and to analyze the variables that influence the growth of microalgae Chlorella sp. The result shows that the growth rate of Chlorella sp only capable to grow up on the second day which is an exponential phase with a density of 5,165 x 10 5 sel/mL and lipid values of 2,89 %. The variables that influence on the growth of microalgae productions are temperature, light intensity, dissolved oxygen, pH, RH, and salinity which have values range of 2830°C; 1120-1740 lux; 4,1-6,07 gr/ml; 9,1-9,3; 68-78% and 5,5-6 ppt respectively. Chlorella sp not be able to survive longer at this condition, due to both un optimal growth environment and the presence many contaminants. Keywords: Cultivation of microalgae, Chlorella sp, Biofuel
PENDAHULUAN Mikroalga merupakan mikroorganisme photosintetik yang hidup diseluruh perairan tawar ataupun laut. Chlorella sp merupakan salah satu mikroalga yang sering dibudidyakan untuk berbagai macam keperluan seperti obat, kosmetik, ataupun untuk energi alternatif biodiesel. Chlorella sp bersifat
1
Jurnal Bioproses Komoditas Tropis Vol. 2 No. 1, Juni 2014
kosmopolit yang mampu hidup dimana mana kecuali pada tempat yang sangat kritis bagi kehidupanya. (Isnansetyo dan Kurniastuty, 1995). Kemudahan dalam mengkultur mikroalga ini memungkinkan untuk dilakukan penelitian terhadap kandungan lipidnya yang tergolong cukup tinggi untuk menghasilkan biofuel sebagai salah satu solusi dalam mengatasi krisis sumber daya minyak. Kandungan minyak pada mikroalga sangatlah tinggi, sehingga sangat berpotensi digunakan sebagai biofuel yang merupakan energi alternatif. Terkait dengan tingginya permintaan terhadap mikroalga, kultivasi merupakan jalan untuk memenuhi kebutuhan stok. Namun permasalahan lain yang timbul adalah biaya kultivasi yang relatif mahal dan bahan yang digunakan sebagai media tidak selalu mudah didapatkan. Selain itu, teknik kultur dan penggunaan media yang tidak tepat dapat mengakibatkan mikroalga mengalami penurunan produksi. Lamongan merupakan daerah yang banyak terdapat sawah/tambak. Banyak warga yang berprofesi sebagai petambak untuk memenuhi kebutuhan sehari harinya. Untuk memanfaatkan banyaknya tambak tersebut, tidak ada salahnya jika digunakan untuk kultivasi mikroalga sehingga tidak terlalu mengeluarkan banyak biaya dan nantinya juga bisa dimanfaatkan untuk pembuatan biofuel dari kandungan lipidnya tesebut. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui laju pertumbuhan, kandungan lipid, jumlah biomassa, dan energi dari minyak yang dihasilkan dari Chlorella sp yang dikultivasi pada area tambak dengan media air payau.
METODE PENELITIAN Bahan : Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah Bibit Chlorella sp, Pupuk Walne yang diperoleh dari Balai Badan Air Payau (BBAP) Situbondo, dan Air Payau. Alat : Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah Kolam, Lampu TL, Aerator, Dissolved Oxygen, Psikrometer, pH meter , Refraktometer, Haemocytometer, Thermometer Mikroskop, Hand Counter, Lux Meter. Metode Penelitian Pada penelitian ini terbagi menjadi dua tahap, yang pertama adalah kultivasi awal Chlorella sp yang dilakukan pada sebuah toples dengan media air payau dan disinari menggunakan lampu TL selam 12 jam dari jam 6.00 pagi sampai jam 18.00 sore, yang nantinya digunakan sebagai pembanding pada pengamatan pada kolam. Sedangkan yang kedua adalah merupakan penelitian utama kultivasi Chlorella sp yang dilakukan pada kolam dengan volume 2000 liter dengan media air payau yang disinari dengan lampu TL selama 12 jam dari jam 6.00 pagi sampai jam 18.00 sore. Selama kultur akan diamati beberapa variabel yaitu : Intensitas cahaya, Suhu media kultur, Kelembapan udara, Kepadatan Chlorella sp, Kandungan Lipid, dan kualitas air meliputi (pH, Salinitas, Kadar oksigen terlarut),. Pengamatan terhadap pertumbuhan chlorella sp dilakukan selama siklus pertumbuhan alga memerlukan waktu selama sekitar 7 - 15 hari, pengambilan data diperpanjang jika diperlukan. Sedangkan untuk kandungan Lipid akan diamati di awal dan saat mencapai fase eksponensial
2
Jurnal Bioproses Komoditas Tropis Vol. 2 No. 1, Juni 2014
Mulai
Tinjauan Pustaka
Persiapan Media Kultur
Kultur Pada Kolam
Tanah
Pengukuran
Intensitas Cahaya Kelembapan Suhu Air Salinitas pH Oksigen Terlarut Kepadatan Lipid
Hasil
Selesai
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
HASIL DAN PEMBAHASAN Kepadatan dan Laju Pertumbuhan Chlorella sp Pada penelitian ini laju pertumbuhan / kepadatan Chlorella sp pada hari ke-2 sudah mengalami peningkatan. Hal ini menunjukan bahwa fase adaptasi Chlorella sp kurang dari 24 jam. Hal ini terjadi karena bibit Chlorella sp sudah dikultivasi terlebih dahulu sehingga mencapai fase eksponensial pada hari ke-2. Hal ini sesuai pernyataan foog dan Thake (1987) bahwa fase adaptasi mikroalga akan menjadi lebih lebih cepat bila sel-sel yang diinokulasikan berasal dari kultur yang berada pada fase eksponensial. Pada kolam kepadatan tertinggi pada hari ke-2 dengan nilai sebesar 5,165 x 105 sel/mL Sedangkan pada kultivasi awal pada toples, fase eksponensial terjadi pada hari ke-4 dengan tingkat kepadatan sebesar 39,67 x 105 sel/mL. Perbedaan laju pertumbuhan pada kedua pengamatan tersebut dipengaruhi oleh banyak variable seperti Intensitas Cahaya yang diterima, nilai pH, Dissolved Oxygen (DO), Suhu, Salinitas, Kelembapan (RH). Variabel pengamatan pada kolam untuk suhu, intensitas cahaya, DO, pH, RH, salinitas masing-masing adalah 28-30°C; 1120-1740 lux; 4,1-6,07 gr/ml; 9,1-9,3; 68-78% dan 5,5-6 ppt. Sedangkan Kultivasi pada toples variable pengamatan untuk suhu, intensitas cahaya, DO, pH, RH, salinitas masing-masing adalah 28-31°C; 3000 lux; 6,3-7,44 gr/ml; 8,3-8,75; 75-82% dan 6 ppt.
3
kepadatan 1 x 105 (sel/mL
Jurnal Bioproses Komoditas Tropis Vol. 2 No. 1, Juni 2014
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 -5
1
2
3
4
5
6
7
8
Hari toples
Kolam
Gambar 2. Perbandingan Pertumbuhan Chlorella sp Dari semua variabel pengamatan tersebut, yang nilainya paling berbeda adalah nilai intensitas cahaya dan DO. Fase pertumbuhan Chlorella sp pada kolam lebih singkat dibandingkan dengan pengamatan pada toples diduga disebabkan oleh perbedaan dua parameter tersebut. Kandungan DO pada kolam yang lebih kecil dikarenakan aerasi yang kurang optimal dan juga proses fotosintesis yang tidak lancar sehingga kandungan oksigen terlarut pada kolam sangat kecil. Selain itu perbedaan nilai intensitas cahaya yang jauh berbeda dikarenakan penempatan lampu yang berbeda juga. Pada kolam diletakkan agak jauh diatas kolam, sedangkan pada toples sangat dekat. Perbedaan intensitas cahaya yang diterima ini juga mempengaruhi proses fotosintesis yang terjadi pada masing-masing media.
salinitas (ppt)
Variabel Pertumbuhan Salinitas Dari hasil pengamatan nilai salinitas, tidak terjadi peningkatan salinitas yang signifikan. Pada saat awal kultur nilai salinitas sebesar 5,5 ppt, kemudian pada sore harinya sudah meningkat menjadi 6 ppt samapai pada akhir kultur. Nilai ini masih dalam kisaran pertumbuhan Chlorella sp menurut Kawaore et al (2010) yang berkisar Antara 0-35 ppt. 6.05 6 5.95 5.9 5.85 5.8 5.75 5.7 5.65 5.6 1
2
3
4
5
6
hari salinitas Gambar 3. Nilai Salinitas Penelitian Sedangkan untuk persamaan regresi hubungan salinitas terhadap kepadatan Chlorella sp didapatkan persamaan y = -10,83x + 66,855 dengan koefisien determminasi (R2) = 0,2117. Dari nilai koefisien determinasi tersebut yang masih jauh dari angka 1, bisa ditarik kesimpulan bahwa pengaruh
4
Jurnal Bioproses Komoditas Tropis Vol. 2 No. 1, Juni 2014
salinitas terhadap kepadatan Chlorella sp pada penelitian ini sangatlah kecil atau bisa dianggap tidak berpengaruh.
pH
Derajat Keasaman (pH) Dari hasil pengamatan nilai pH pada penelitian ini berkisar antara 9,1-9,3 . Nilai pH tersebut masih dalam toleransi pH menurut Taw (1990). Nilai pH tertinggi terjadi pada hari ke-2 yang juga merupakan fase eksponensial pertumbuhan Chlorella sp. Hal ini diduga karena terjadinya proses fotosintesis dank arena adanya penguraian media oleh bakteri. 9.24 9.22 9.2 9.18 9.16 9.14 9.12 9.1 1
2
3 hari
4
5
6
pH Gambar 4. Nilai pH Penelitian Sedangkan untuk persamaan regresi hubungan pH terhadap kepadatan Chlorella sp didapatkan persamaan y = 744,84x2 - 13623x + 62290 dengan koefisien determminasi (R2) = 0,3809. Dari nilai koefisien determinasi tersebut yang juga masih jauh dari angka 1, bisa ditarik kesimpulan bahwa pengaruh pH terhadap kepadatan Chlorella sp pada penelitian ini sangatlah kecil sekali / sangat kurang mempengaruhi tingkat kepadatan Chlorella sp.
DO (mg/L)
Dissolved Oxygen (DO) Dari hasil pengamatan nilai DO pada penelitian ini tergolong sangat kecil, hanya berkisar Antara 4,1-6,07 mg/L. Nila DO tertinggi tejadi pada hari ke-2 yang juga merupakan puncak kepadatan Chlorella sp. Terjadinya hal ini disebabkan oleh peningkatan fotosintesis yang disebabkan oleh metabolisme sel-sel Chlorella sp. Peningkatan kandungan oksigen tersebut lebih disebabkan karena terdapat suplai yang besar dari hasil fotosintesis dan aerasi. Sedangkan pada hari ke-3 dan seterusnya nilai DO terus menurun yang disebabkan karena proses fotosintesis yang tidak lancar karena kondisi lingkungan media dan pencahayaan. 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 hari DO Gambar 5. Nilai DO Penelitian Sedangkan untuk persamaan regresi hubungan DO terhadap kepadatan Chlorella sp didapatkan persamaan y = -1,4966x2 + 17.933x – 49,907 dengan koefisien determminasi (R2) = 0,4703. Dari nilai koefisien determinasi tersebut yang kecil, bisa ditarik kesimpulan bahwa pengaruh DO terhadap kepadatan Chlorella sp pada penelitian ini sangatlah kecil.
5
Jurnal Bioproses Komoditas Tropis Vol. 2 No. 1, Juni 2014
Kelembapan (%)
Kelembaban (RH) Dari hasil pengamatan nilai RH pada penelitian ini rata-rata sebesar 73,33 %. Nilai ini masih termasuk dalam kondisi yang baik untuk pertumbuhan Chlorella sp. 75 74.5 74 73.5 73 72.5 72 1
2
3 4 5 hari % kelembapan
6
Gambar 6. Nilai RH Penelitian Sedangkan untuk persamaan regresi hubungan RH terhadap kepadatan Chlorella sp didapatkan persamaan y = 6,3742x2 - 938,21x + 34524 dengan koefisien determminasi (R2) = 0,4824. Dari nilai koefisien determinasi tersebut yang juga masih jauh dari angka 1, bisa ditarik kesimpulan bahwa pengaruh RH terhadap kepadatan Chlorella sp pada penelitian ini sangatlah kecil sekali / sangat kurang mempengaruhi tingkat kepadatan Chlorella sp. Suhu
suhu (oC)
Dari hasil pengamatan nilai suhu pada penelitian ini berkisar Antara 28-30 0C. Dengan nilai ratarata sebesar 28,75 0C. Nilai ini masih dalam kisaran suhu yang baik untuk pertumbuhan mikroalga Chlorella sp. Pada penelitian nilai suhu juga terus mengalami peningkatan sebelum akhirnya turun pada hari ke-6. 30 29.5 29 28.5 28 27.5 27 1
2
3
4
5
6
hari suhu Gambar 7. Nilai Suhu Penelitian Sedangkan untuk persamaan regresi hubungan suhu terhadap kepadatan Chlorella sp didapatkan persamaan y = -0,105x2 + 2,0852x + 29.189 dengan koefisien determminasi (R2) = 0,7656. Dari nilai koefisien determinasi tersebut sudah termasuk cukup mendekati nilai 1, yang berarti pengaruh suhu pada penelitian ini cukup berpengaruh terhadap tingkat kepadatan Chlorella sp dibandingkan dari variabel pengamatan yang lainya yang memiliki koefisien determinasi yang masih jauh dibawah angka 1 (100%). Intensitas Cahaya Dari hasil pengamatan nilai suhu pada penelitian ini berkisar Antara 28-30 0C. Dengan nilai ratarata sebesar 28,75 0C. Nilai ini masih dalam kisaran suhu yang baik untuk pertumbuhan mikroalga Chlorella sp. Pada penelitian nilai suhu juga terus mengalami peningkatan sebelum akhirnya turun pada hari ke-6.
6
Intensitas cahaya (lux)
Jurnal Bioproses Komoditas Tropis Vol. 2 No. 1, Juni 2014
1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1
2
3
4
5
6
hari intensitas cahaya
Gambar 8. Nilai Intensitas Cahaya Penelitian Sedangkan untuk persamaan regresi hubungan suhu terhadap kepadatan Chlorella sp didapatkan persamaan y = 3E-05x2 + 0,08x + 49.136 dengan koefisien determminasi (R2) = 0,7889. Nilai koefisien determinasi ini merupakan nilai tertinggi dari variabel yang lain, yang berarti pengaruh intensitas cahaya pada penelitian ini cukup berpengaruh terhadap tingkat kepadatan Chlorella sp. Kadar Lipid Dari hasil penenelitan pada kolam, awal kultur nilai lipid sebesar 2,22%. Sedangkan pada fase eksponensial sedikit mengalami kenaikan yaitu sebesar 2,89%. Untuk pengamatan awal di toples memiliki nilai akhir lipid sebesar 22,22%. Nilai lipid pada kolam tersebut masih sangat jauh jika dibandingkan dengan menurut Chisti (2008) yang menyatakan bahwa kandungan lipid Chlorella sp yang berkisar Antara 28-32%. Hal yang menyebabkan sangat kecilnya kadar lipid pada penelitian ini adalah karena Chlorella sp pada kolam tingkat kepadatannya hanya mencapai x 105 sel/mL, sedangkan pada toples tingkat kepadatan mencapai 105 sel/mL. Kesimpulan Pada kultur Chlorella sp pada kolam, laju pertumbuhannya tidak bagus dengan hanya mencapai fase eksponensial pada hari ke-2.Untuk variabel yang paling berpengaruh terhadap kepadatan sel Chlorella sp selama penelitian yaitu intensitas cahaya. Sedangkan untuk nilai lipid yang diperoleh pada kultur Chlorella sp pada kolam ini hanya sebesar 2,89 %. DAFTAR PUSTAKA Chisti, Y. 2008. Biodiesel From Mikroalgae beatsbioethanol. trends Biotechnol, 26 (3), 126-131. Fogg G.E, Thake B. 1987. Algae Culture and Phytoplankton Ecology Second edition. The University of Winconsin Press. London. Isanansetyo, A., dan Kurniastuty, 1995. Teknik Kultur phitoplankton dan zooplankton pakan alami untuk pembenihan organisme laut. Yogyakarta: Kanisius. Kawaroe, M., T. Prartono, Wulan Sari, Augustine. 2010. Fatty Acid Content of Indonesian Aquatic Microalgae. HAYATI Journal of Biosciences. Vol. 17(4): 196-200. Taw, N. 1990. Petunjuk Pemeliharaan Kultur Murni dan Massal Mikroalga. Proyek Pengembangan Udang, United nations development Programme, Food and Agriculture Organizations of the United Nations.
7
