PENAMBATAN KARBON DIOKSIDA DAN PENGARUH DENSITAS

ALGA AIR TAWAR (CHLORELLA SP.) TERHADAP PENGURANGAN

EMISI KARBON DIOKSIDA

SINDI SEHABUDIN

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2011 M / 1432 H

Segalanya Kupersembahkan Untuk :

Ibu dan Bapak yang Kusayang dan Kucinta, ‘teh

Murni, Aa Nandi, Dani, almarhum Abah dan almarhumah

‘mak haji, Euneh, serta keluarga besar Cicurug dan

Bandung.

Untuk mu…

PENAMBATAN KARBON DIOKSIDA DAN PENGARUH DENSITAS

ALGA AIR TAWAR (CHLORELLA SP.) TERHADAP PENGURANGAN

EMISI KARBON DIOKSIDA

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh

Gelar Sarjana Sains

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah

Oleh :

SINDI SEHABUDIN

105096003175

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2011 M / 1432 H

PENAMBATAN KARBON DIOKSIDA DAN PENGARUH DENSITAS

ALGA AIR TAWAR (CHLORELLA SP.) TERHADAP PENGURANGAN

EMISI KARBON DIOKSIDA

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains

Program Studi Kimia

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

Oleh:

SINDI SEHABUDIN

1050 9600 3175

Menyetujui,

NIP. 19650104 199103 1 004

Pembimbing I

Nida Sopiah,S.Si,M.Si

NIP. 19690510 199503 2 003

Pembimbing II

Hendrawati, M.Si

NIP. 19720815 200312 2 001

Mengetahui,

Ketua Program Studi Kimia

Drs.Dede Sukandar, M.Si

PENGESAHAN UJIAN

Skripsi yang berjudul “PENAMBATAN KARBON DIOKSIDA DAN PENGARUH

DENSITAS ALGA AIR TAWAR (CHLORELLA SP.) TERHADAP

PENGURANGAN EMISI KARBON DIOKSIDA” yang ditulis oleh Sindi Sehabudin

NIM 105096003165 telah diuji dan dinyatakan LULUS dalam sidang Munaqosyah

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta pada

Hari Kamis, tanggal 10 Maret 2011. Skripsi ini telah diterima sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Strata Satu (S1) Program Studi Kimia.

Menyetujui,

Penguji I

Dr. Thamzil Las

NIP. 19490516 197703 1 001

Penguji II

Adi Riyadhi, M.Si

NIP. 19780621 200910 1 003

Pembimbing I

Nida Sopiah,S.Si,M.Si

NIP. 19690510 199503 2 003

Pembimbing II

Hendrawati, M.Si

NIP. 19720815 200312 2 001

Dekan Fakultas Sains dan Teknologi

Dr.Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis

NIP. 19680117 200112 1 001

Mengetahui,

Ketua Program Studi Kimia

Drs.Dede Sukandar, M.Si

NIP. 19650104 199103 1 004

PERNYATAAN

DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI ADALAH

HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN

SEBAGAI SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN

TINGGI ATAU LEMBAGA MANAPUN.

Jakarta, Juni 2011

Sindi Sehabudin

1050 9600 3175

v

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan

karuniaNya, karena atas berkat dan rahmatNya-lah saya dapat hidup sampai

sekarang, sehingga saya dapat menyelesaikan skripsi ini. Tidak lupa puji syukur

kepada junjungan besar kita Nabi Muhammad Saw yang telah memberikan

bimbingan kepada kita ke jalan yang diridhoi Allah SWT.

Pemanasan global merupakan isu terhangat pada saat ini. Salah satu

indikator yang digunakan untuk menganalisa isu pemanasan global adalah

bertambahnya gas rumah kaca, terutama gas CO2, secara cepat akibat kegiatan

manusia. Sejauh ini berbagai upaya telah mulai dilakukan oleh manusia untuk

mengurangi dampak pemanasan global, seperti program penanaman kembali

(reboisasi), penghematan energi, penggunaan energi baru dan terbarukan, dan

pemanfaatan berbagai teknologi penambatan dan penyimpanan karbon atau

carbon capture and storage (CCS)

Skripsi yang berjudul “Penambatan Karbon Dioksida dan Pengaruh

Densitas Alga Air Tawar (chlorella sp.) Terhadap Pengurangan Emisi Karbon

Dioksida “ diajukan selain sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah juga

penulis dedikasikan untuk pengembangan dan kemajuan teknologi dalam berbagai

bidang demi kesejahteraan umat manusia.

vi

Penulis yakin dan sadar dalam penulisan skripsi ini penulis mendapatkan

bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu, pada kesempatan ini

penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang terdalam kepada :

1. Bapak Dr. Syopiansyah Jaya Putra, M.Sis sebagai Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

2. Bapak Drs. Dede Sukandar, M.Si sebagai Ketua Program Studi Kimia

Fakultas Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

3. Ibu Nida Sopiah, S.Si. M.Si sebagai dosen pembimbing I penelitian yang telah

memberikan masukan dan saran dalam penyelesaian penelitian ini.

4. Ibu Hendrawati, M.Si selaku dosen pembimbing II penelitian yang telah

memberikan masukan dan saran dalam penyelesaian penelitian ini.

5. Ibu Sri Yadial Chalid, M.Si sebagai Dosen Program Studi Kimia Fakultas

Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

6. Bapak Adi Mulyanto yang telah banyak membantu di lapangan dalam

terlaksananya penelitian ini.

7. Bapak Tunggul yang telah banyak memberikan masukan dan saran selama

penelitian.

8. Ibu Titin Handayani yang telah membantu dalam mencari informasi yang

berkaitan dengan studi literatur biologi.

9. Para staff Laboratorium BTL yang telah membantu dalam analisis nutrisi satu

bulan penuh di Laboratorium.

10. Kedua orang tua, Kakak serta Adik yang telah memberikan motivasi sehingga

penulis dapat melanjutkan kuliah serta senantiasa memberikan doa dan

semangat demi janji masa depan lebih baik.

vii

11. Para sahabat : Aan, Aji, Ilham, Fajri, Oki, Akim, Donal, yang selalu

mendukung dan memberi semangat kepada penulis.

12. Ezzi Susiyanti yang selalu memberikan motivasinya dalam penyelesaian masa

studi perkuliahan dan penyelesaian skripsi ini.

13. Teman-teman mahasiswa kimia angkatan 2005, atas segala dukungan

morilnya.

14. Teman-teman mahasiswa kimia angkatan 2002-2007, atas segala bantuan baik

selama penulis menempuh masa studi maupun dalam mengerjakan tugas

akhir.

Penulis tidak lupa menyampaikan permohonan maaf sebesar-besarnya

apabila dalam penulisan skripsi ini masih banyak kekurangan. Akhir kata dari

saya semoga skripsi ini dapat diterima dan bermanfaat.

Jakarta, Juni 2011

Penulis

viii

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ................................................................................. v

DAFTAR ISI ................................................................................................ viii

DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xi

DAFTAR TABEL ....................................................................................... xii

DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................. xiii

ABSTRAK .................................................................................................. xiv

ABSTRACT ................................................................................................. xv

BAB I PENDAHULUAN ...................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ....................................................................................... 1

1.2. Rumusan Masalah .................................................................................. 2

1.3. Pembatasan Masalah .............................................................................. 3

1.4. Manfaat dan Kegunaan Penelitian ........................................................ 3

1.5. Tujuan Penelitian .................................................................................. 3

1.6. Ruang Lingkup ...................................................................................... 3

1.7. Hipotesis ................................................................................................ 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................. 5

2.1. Peningkatan Gas Rumah Kaca ............................................................... 5

2.2. Karbon Dioksida ................................................................................... 6

2.3. Fotosintesis ............................................................................................ 8

2.3.1. Reaksi Terang .............................................................................. 9

2.3.2. Reaksi Gelap (Reaksi Calvin)...................................................... 10

ix

2.4. Chlorella sp. .......................................................................................... 13

2.4.1. Klasifikasi Alga Hijau (Chlorella sp.) ......................................... 14

2.5. Nitrogen ................................................................................................. 16

2.6. Fosfor .................................................................................................... 17

2.7. Kalium .................................................................................................... 19

2.8. Derajat Keasaman (pH) ......................................................................... 20

2.9. Spektrometri ........................................................................................... 21

2.9.1 Spektrofotometri UV-Visibel ...................................................... 21

2.9.2. Spektrometri Serapan Atom ........................................................ 25

BAB III METODOLOGI PENELITIAN .............................................. 29

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................... 29

3.2. Alat dan Bahan ...................................................................................... 29

3.2.1. Alat ............................................................................................. 29

3.2.2. Bahan .......................................................................................... 29

3.3. Prosedur Kerja ....................................................................................... 30

3.3.1. Persiapan Fotobioreaktor .......................................................... 30

3.3.2. Persiapan Gas Holder .................................................................. 30

3.3.3. Persiapan Media .......................................................................... 30

3.3.4. Penebaran Bibit............................................................................ 31

3.3.5. Operasional Fotobioreaktor ......................................................... 31

3.3.6. Pengukuran dan Sampling ........................................................... 31

3.4. Penentuan Kadar Nitrogen dalam Nitrat (NO3-N) ................................. 33

3.4.1. Persiapan Pengujian ..................................................................... 33

3.4.2. Prosedur Pengujian Sampel ......................................................... 34

3.5. Penentuan Kadar Fosfor dalam Fosfat ................................................... 35

3.5.1. Persiapan Pengujian ..................................................................... 35

3.5.2. Prosedur Pengujian Sampel ......................................................... 36

3.6. Penentuan Kadar Kalium ....................................................................... 37

3.6.1. Persiapan Pengujian ..................................................................... 37

x

3.6.1. Prosedur Pengujian Sampel ......................................................... 37

3.7. Bagan Kerja Penelitian .......................................................................... 37

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................. 39

4.1. Pengukuran Kepadatan dan Populasi Alga ............................................ 39

4.2. Pengukuran Ketersediaan Nutrien (N, P, K)

Pada Fotobioreaktor Alga ...................................................................... 41

4.3. Pengukuran Gas CO2 yang Keluar

dan O2 yang dihasilkan pada Sistem Fotobioreaktor ............................ 47

4.4. Efisiensi Penyerapan CO2 oleh Alga

dalam Sistem Fotobioreaktor ................................................................. 50

4.5. Hubungan Kepadatan Sel dengan

Jumlah CO2 yang Tertambat .................................................................. 53

4.6. Analisis Statistik..................................................................................... 56

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................... 58

5.1. Kesimpulan ........................................................................................... 58

5.2. Saran ...................................................................................................... 59

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 60

LAMPIRAN ................................................................................................. 62

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Fase fiksasi (karboksilasi) ............................................................. 11

Gambar 2. Fase reduksi ................................................................................. 12

Gambar.3. Alga Chlorella ............................................................................... 14

Gambar 4 Skema Spektrofotometer UV-Visible ......................................... 22

Gambar 5. Skema Spektrometer SSA ........................................................... 26

Gambar 6. Skema Gas Detektor (metode NDIR).......................................... 28

Gambar 7. Skema Gas Detektor (metode SEL GALVANI) ......................... 28

Gambar 8. Bagan Kerja penelitian ................................................................ 38

Gambar 9. Pertumbuhan sel Alga

dengan kepadatan awal 22.000.000 sel/ml .................................. 40

Gambar 10. Kadar unsur hara Nitrat pada sistem fotobioreaktor ................. 42

Gambar 11. Kadar unsur hara Fosfat pada sistem fotobioreaktor ................. 44

Gambar 12.Kadar unsur hara Kalium pada sistem fotobioreaktor ................ 46

Gambar 13.Jumlah CO2 yang keluar dan

O2 pada sistem fotobioreaktor 1 .................................................... 48

Gambar 14. Jumlah CO2 yang keluar dan

O2 pada sistem fotobioreaktor 2 ................................................... 48

Gambar 15.Jumlah CO2 yang keluar dan

O2 pada sistem fotobioreaktor 3 ................................................... 49

Gambar 16.Jumlah CO2 yang masuk dan

efisiensi penyerapan pada sistem fotobioreaktor 1 ....................... 51

Gambar 17.Jumlah CO2 yang masuk dan

efisiensi penyerapan pada sistem fotobioreaktor 2 ....................... 51

Gambar 18.Jumlah CO2 yang masuk dan efisiensi penyerapan pada sistem

fotobioreaktor 2 ............................................................................ 52

Gambar 19.Korelasi antara konsentrasi CO2 yang tertambat

dengan pertambahan kepadatan biomassa alga ............................ 54

xii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Faktor-faktor lingkungan yang

dapat mempengaruhi pertumbuhan chlorella sp. ........................... 16

Tabel 2. Jumlah CO2 yang tertambat dari ke-3 kolam dalam satuan

gram/hari dan rata-rata jumlah kepadatan dari ke-3 kolam sel/ml . 55

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1.Diagram alir penelitian .............................................................. 62

Lampiran 2.Data hasil pengukuran konsentrasi CO2 dan O2 saat pagi hari

dan sore hari pada Fotobioreaktor .............................................. 63

Lampiran 3. Analisis statistika dengan Excel hubungan antara

jumlah CO2 yang tertambat dengan kepadatan sel .................... 65

Lampiran 4..Rata-rata jumlah CO2 ke-3 kolam yang tertambat

dalam satuan gram/hari dan jumlah kepadatan ......................... 66

Lampiran 5. Kadar N-NO3 ............................................................................ 71

Lampiran 6. Kadar Kalium (K) .................................................................... 72

Lampiran 7. Kadar Fosfat ............................................................................. 73

Lampiran 8. Kurva kalibrasi Kalium, Fosfat, dan Nitrat .............................. 74

Lampiran 9. Bahan dan Peralatan penelitian,

Perhitungan Sel Chlorella sp. ................................................. 75

Lampiran 10. Tata Letak Uji Coba ............................................................... 78

xiv

ABSTRAK

Sindi Sehabudin. Penambatan Karbon Dioksida dan Pengaruh Densitas Alga Air

Tawar (chlorella sp.) terhadap Pengurangan Emisi Karbon Dioksida. Dibimbing

oleh Nida Sopiah,M.Si dan Hendrawati, M.Si.

Masalah pemanasan global yang disebabkan oleh peningkatan gas CO2 di udara

mendorong upaya aktif untuk mengatasinya. Salah satu alternatif yang efektif

yaitu dengan menggunakan mikroalga chlorella sp. disebabkan selain

kemampuannya dalam memfiksasi CO2, produksi biomassa yang dihasilkan juga

sangat bermanfaat bagi kehidupan. Kepadatan awal sel alga di dalam sistem

fotobioreaktor sebesar 227,9 x 105 sel/ml dengan pengumpanan CO2 ke dalam

fotobioreaktor tahap pertama berkisar antara 60-70 L CO2/hari (5% - 6%

CO2/hari). Untuk pengumpanan hari berikutnya konsentrasi CO2 dinaikkan

sampai 100 L CO2/hari (8% - 10% CO2/hari) agar mikroalga dapat beradaptasi

pada kondisi yang baru. Pada penelitian ini dilakukan pengukuran gas CO2 yang

dikeluarkan dengan menggunakan instrumen gas detector dan pengukuran kadar

N, P, dan K menggunakan instrumen Spektrofotometri UV-Vis dan Spektrometri

Serapan Atom. Sedangkan untuk pengukuran kepadatan biomassa alga dilakukan

dengan menggunakan haemositometer. Data yang diperoleh diuji secara statistik

menggunakan koefisien korelasi. Nilai r yang diperoleh sebesar 0,9912 dan hasil

tersebut menunjukkan bahwa jumlah CO2 yang ditambat oleh chlorella sp.

dalam sistem fotobioreaktor setara dengan penambahan kepadatan biomassa alga.

Kata kunci : chlorella sp., karbon dioksida, penambatan, densitas alga,

spektrofotometri UV-Visibel, Spektrometri Serapan Atom.

xv

ABSTRACT

Sindi Sehabudin. CO2 sequestration and influent of alga density by alga

(Chlorella sp.) towards emission of CO2 reduction. Advised by Nida

Sopiah,M.Si dan Hendrawati, M.Si.

There are many research to solve the effect of global warming caused by great

amount of CO2 in the air. One of the effective alternative to reduce this gas in

atmosphere is by using microalga chlorella sp. due to its ability of CO2 fixation

and very useful biomass that it produced. Initial density of alga in photobioreactor

system was 227.9 x 105 cell/ml as the first CO2 injection to photobioreactor

system was approximately 60 – 70 L/day (5% - 6% CO2/day). At the next

injection the concentration of CO2 was increased to 100 L CO2/day (8% - 10%

CO2/day) so that the microalga was adapt with the new condition.The emission of CO2

was investigated by gas detector. N, P, and K concentration was also measured

using UV-Visible Spectrophotometer and Atomic absorptions Spectrometer, while

microalga density was measured using haemositometer. The data then were

statistically analyzed using coefficient of correlation. The result was 0,9912 and

showed that CO2 sequestrated by chlorella sp. was proportional to the increase of

microalga density.

Keywords : chlorella sp., carbon dioxide, sequestration, density of alga biomass,

spectrophotometer UV-Visible, Atomic absorptions Spectrometer.

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Pemanasan global merupakan isu terhangat pada saat ini. Salah satu

indikator yang digunakan untuk menganalisa isu pemanasan global adalah

bertambahnya gas rumah kaca, terutama gas CO2, secara cepat akibat kegiatan

manusia. Sejauh ini berbagai upaya telah mulai dilakukan oleh manusia untuk

mengurangi dampak pemanasan global, seperti program penanaman kembali

(reboisasi), penghematan energi, penggunaan energi baru dan terbarukan, dan

pemanfaatan berbagai teknologi penambatan dan penyimpanan karbon atau

carbon capture and storage (CCS) (A. Setiawan, 2008).

Mikroalga sebagai tumbuhan mikroskopis bersel tunggal yang hidup di

lingkungan perairan, tumbuh dan berkembang dengan memanfaatkan sinar

matahari sebagai sumber energi dan nutrien anorganik seperti CO2, komponen

nitrogen terlarut dan fosfat. Kemampuan fitoplankton (mikroalga) untuk

berfotosintesis, seperti tumbuhan darat lainnya, dapat dimanfaatkan seoptimal

mungkin untuk menyerap CO2. Selain potensinya yang besar sebagai sumber

bahan baku energi baru dan terbarukan, mikroalga (fitoplankton) juga dapat

berperan dalam menurunkan emisi gas CO2 di atmosfer.. Diketahui bahwa

persamaan reaksi adalah sebagai berikut :

6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2

2

Berdasarkan persamaan reaksi tersebut di atas, dapat diketahui bahwa jumlah CO2

yang dipakai oleh fitoplankton untuk fotosintesis adalah sebanding dengan jumlah

materi organik C6H12O6 (glukosa) yang dihasilkan.

Alasan utama pemilihan fitoplankton sebagai biota yang dapat

dimanfaatkan secara optimal untuk mengurangi emisi CO2 adalah karena

meskipun jumlah biomassa fitoplankton hanya 0,05 % biomassa tumbuhan darat,

namun jumlah C yang dapat digunakan dalam proses fotosintesis sama dengan

jumlah C yang difiksasi oleh tumbuhan darat. Selain itu sistem kultur alga mampu

menghilangkan CO2 dari cerobong asap dimana untuk keperluan itu diperlukan

budidaya alga berupa fotobioreaktor. Dengan teknologi fotobioreaktor ini, tingkat

produktivitas alga dapat ditingkatkan menjadi 2 hingga 5 kali lebih tinggi dari

kondisi normalnya (A. Setiawan, 2008).

Gas CO2 yang keluar dari cerobong asap selanjutnya dapat langsung

disambungkan ke fotobioreaktor dan dimanfaatkan oleh alga untuk

pertumbuhannya melalui mekanisme fotosintesis. Dalam kegiatan penelitian ini,

jenis fitoplankton yang dibudidayakan dipilih berdasarkan pada kelimpahannya di

perairan tawar Indonesia dan kecepatan tumbuhnya. Berdasarkan pada kedua

kriteria ini maka dipilihlah Chlorella sp. sebagai spesies yang diuji coba.

1.2. Rumusan Masalah

Pada penelitian ini penulis merumuskan beberapa permasalahan

diantaranya:

1. Seberapa besar jumlah karbon dioksida yang diserap dan yang dikeluarkan

oleh alga (chlorella sp.)?

3

2. Bagaimana pengaruh penyerapan karbon dioksida terhadap biomassa?

1.3. Pembatasan Masalah

Parameter yang diuji meliputi kadar karbon dioksida dan kadar nutrien

nitrogen, posfor, kalium.

1.4. Manfaat dan Kegunaan Penelitian

Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan salah satu solusi

bagi pabrik-pabrik, terutama pabrik-pabrik yang mengemisikan karbon dioksida

dalam mengatasi masalah emisi karbon dioksida dan memberikan informasi

kepada masyarakat sekitar, khususnya para petani alga mengenai pentingnya

peran alga dalam mengurangi emisi karbon dioksida.

1.5. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh peningkatan

biomassa alga terhadap kemampuan penyerapan karbon dioksida dalam

mengurangi emisi karbon dioksida pada pabrik yang mengemisikan karbon

dioksida.

1.6. Ruang Lingkup

Parameter yang diamati dalam penelitian ini terdiri dari dua bagian yaitu

parameter utama dan parameter pendukung.

Parameter utama yang dimonitor adalah karbon dioksida, sedangkan

parameter pendukung yang dimonitor adalah nitrogen, posfor dan kalium

4

1.7. Hipotesis

Jumlah karbon dioksida yang ditambat setara dengan perubahan kepadatan

biomassa alga.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Peningkatan Gas Rumah Kaca

Efek rumah kaca disebabkan karena naiknya konsentrasi gas karbon

dioksida dan gas rumah kaca lainnya seperti sulfur dioksida, nitrogen monoksida

dan nitrogen dioksida serta senyawa organik lainnya seperti gas metan dan kloro

floro karbon (CFC) yang melampaui kemampuan tumbuhan darat dan laut untuk

mengardsorpsinya. Gas rumah kaca merupakan gas-gas yang ada di atmosfer

yang menyebabkan efek rumah kaca. Gas rumah kaca sebenarnya muncul secara

alami di lingkungan, tetapi dapat timbul juga akibat aktifitas manusia. Karbon

dioksida (CO2) yang timbul dari berbagai proses alami seperti letusan vulkanik,

pernafasan hewan dan manusia dan pembakaran material organik (seperti

tumbuhan). Selain itu gas seperti karbon dioksida (CO2) dapat pula ditimbulkan

sebab adanya proses industri seperti industri batu bara dan susu (pada mesin

boiler). Energi (cahaya matahari) yang masuk ke bumi mengalami beberapa

mekanisme yaitu, 25 % energi dipantulkan oleh awan atau partikel lain di

atmosfer, 25 % diadsorpsi oleh awan, 45 % diadsorpsi permukaan bumi dan 5 %

dipantulkan kembali oleh permukaan bumi. Energi yang diadsorpsi oleh awan dan

permukaan bumi dipantulkan kembali dalam bentuk radiasi infra merah, namun

sebagian radiasi infra merah yang dipancarkan bumi tertahan oleh awan dan gas

karbon dioksida serta gas rumah kaca lainnya, untuk dikembalikan lagi ke

permukaan bumi. Dalam keadaan normal, efek rumah kaca diperlukan. Dengan

6

adanya efek rumah kaca, perbedaan suhu antara siang dan malam di bumi tidak

terlalu jauh berbeda (A.Razak, 2007).

Dengan adanya isu tentang pemanasan global, negara-negara maju saat

ini, mengalihkan teknologi yang lebih ramah lingkungan untuk mengatasi

permasalahan menebalnya emisi karbon dioksida, dan Indonesia memulainya dari

alam. Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi menemukan bahwa mikroalga

efektif menyerap karbon dioksida di udara. Dengan memanfaatkan sinar matahari

sebagai sumber energi mikroalga dapat menggunakan nutrien anorganik seperti

karbon dioksida, melalui proses fotosintesis.

2.2. Karbon dioksida

Karbon dioksida (CO2) atau zat asam arang adalah sejenis senyawa kimia

yang terdiri dari dua atom oksigen yang terikat secara kovalen dengan sebuah

atom karbon. Ia berbentuk gas pada keadaan temperatur dan tekanan standar dan

hadir di atmosfer bumi. Kandungan karbon dioksida di udara segar bervariasi

antara 0,03% (300ppm) sampai dengan 0,06% (600 ppm) bergantung pada lokasi.

Karbon dioksida adalah salah satu gas rumah kaca yang penting karena ia

menyerap gelombang inframerah dengan kuat (Daniel M, 2003).

Karbon dioksida adalah gas yang tidak berwarna dan tidak berbau. Ketika

dihirup pada konsentrasi yang lebih tinggi dari konsentrasi karbon dioksida di

atmosfer, ia akan terasa asam di mulut dan menyengat di hidung dan tenggorokan.

Efek ini disebabkan oleh pelarutan gas di membran mukosa dan saliva,

membentuk larutan asam karbonat yang lemah. Sensasi ini juga dapat dirasakan

ketika seseorang bersendawa setelah meminum air berkarbonat (misalnya Coca-

7

Cola). Konsentrasi yang lebih besar dari 5.000 ppm tidak baik untuk kesehatan,

sedangkan konsentrasi lebih dari 50.000 ppm dapat membahayakan kehidupan

hewan (Daniel M, 2003).

Molekul karbon dioksida (O=C=O) mengandung dua ikatan rangkap yang

berbentuk linear. Pada suhu −78,51° C, karbon dioksida langsung menyublim

menjadi padat melalui proses deposisi. Bentuk padat karbon dioksida biasa

disebut sebagai "es kering". Fenomena ini pertama kali dipantau oleh seorang

kimiawan Perancis, Charles Thilorier, pada tahun 1825. Es kering biasanya

digunakan sebagai zat pendingin yang relatif murah (Anonim, 2006).

Karbon dioksida dihasilkan oleh semua hewan, tumbuh-tumbuhan, fungi,

dan mikroorganisme pada proses respirasi dan digunakan oleh tumbuhan pada

proses fotosintesis. Tumbuh-tumbuhan mengurangi kadar karbon dioksida di

atomosfer dengan melakukan fotosintesis, disebut juga sebagai asimilasi karbon,

yang menggunakan energi cahaya untuk memproduksi materi organik dengan

mengkombinasi karbon dioksida dengan air. Oksigen bebas dilepaskan sebagai

gas dari penguraian molekul air, sedangkan hidrogen dipisahkan menjadi proton

dan elektron, dan digunakan untuk menghasilkan energi kimia melalui

fotofosforilasi. Energi ini diperlukan untuk fiksasi karbon dioksida pada siklus

Kalvin untuk membentuk gula. Gula ini kemudian digunakan untuk pertumbuhan

tumbuhan melalui respirasi. Tumbuh-tumbuhan juga mengeluarkan CO2 selama

pernapasan, sehingga tumbuhan yang berada pada tahap pertumbuhan sajalah

yang merupakan penyerap bersih CO2. Sebagai contoh, hutan tumbuh akan

menyerap berton-ton CO2 setiap tahunnya, namun hutan matang akan

menghasilkan CO2 dari pernapasan dan dekomposisi sel-sel mati sebanyak yang

8

dia gunakan untuk biosintesis tumbuhan Walaupun demikian, hutan matang

jugalah penting sebagai buangan karbon, membantu menjaga keseimbangan

atmosfer bumi. Selain itu, fitoplankton juga menyerap CO2 yang larut di air laut,

sehingga mempromosikan penyerapan CO2 dari atmosfer (Robert N dan

Kenneth R, 2005).

2.3. Fotosintesis

Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan, alga,

dan beberapa jenis bakteri untuk memproduksi energi terpakai (nutrisi) dengan

memanfaatkan energi cahaya. Hampir semua makhluk hidup bergantung dari

energi yang dihasilkan dalam fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat

penting bagi kehidupan di bumi. Organisme yang menghasilkan energi melalui

fotosintesis (photos berarti cahaya) disebut sebagai fototrof. Fotosintesis

merupakan salah satu cara asimilasi karbon karena dalam fotosintesis karbon

bebas dari CO2 diikat (difiksasi) menjadi gula sebagai molekul penyimpan energi.

Cara lain yang ditempuh organisme untuk mengasimilasi karbon adalah melalui

kemosintesis, yang dilakukan oleh sejumlah bakteri belerang (Cleon dan Frank,

1995).

Tumbuhan bersifat autotrof. Autotrof artinya dapat mensintesis makanan

langsung. dari senyawa anorganik. Tumbuhan menggunakan karbon dioksida dan

air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya.

Energi untuk menjalankan proses ini berasal dari fotosintesis, dengan persamaan

reaksi sebagai berikut:

6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2

9

Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa

dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar. Proses ini berlangsung melalui

respirasi seluler yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan. Secara umum

reaksi yang terjadi pada respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan di atas.

Pada respirasi, gula (glukosa) dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen

untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia (Cleon dan Frank,

1995).

Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut

klorofil. Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil

terdapat dalam organel yang disebut kloroplas. Klorofil menyerap cahaya yang

akan digunakan dalam fotosintesis. Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan

yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi

dihasilkan di daun. Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang

mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya. Cahaya akan

melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil,

tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis. Permukaan daun biasanya

dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya

penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan (Cleon dan

Frank, 1995).

2.3.1. Reaksi Terang

Reaksi terang merupakan langkah-langkah fotosintesis yang mengubah

energi matahari menjadi energi kimiawi. Cahaya yang diserap oleh klorofil

menggerakan transfer elektron dan hidrogen dari air ke penerima (akseptor) yang

disebut NADP+ (nikotinamida adenin dinukleotida fosfat), yang menyimpan

10

elektron berenergi ini untuk sementara. Air terurai dalam proses ini, sehingga

reaksi terang fotosintesislah yang melepas O2 sebagai produk samping (Cleon dan

Frank, 1995).

Akseptor elektron reaksi terang NADP+ berfungsi sebagai pembawa

elektron daam respirasi seluler. Reaksi terang menggunakan energi matahari

untuk mereduksi NADP+ menjadi NADPH dengan cara menambahkan sepasang

elektron bersama dengan nukleus hidrogen, atau H+. Reaksi terang juga

menghasilkan ATP dengan memberi energi bagi penambahan gugus fosfat pada

ADP, suatu proses yang disebut fotofosforilasi (Sandra Hermanto, 2007).

2.3.2. Reaksi Gelap (Siklus Calvin)

Siklus Calvin disebut juga sebagai reaksi gelap atau reaksi yang tidak

tergantung kepada cahaya, karena tidak satu pun langkah dalam siklus Calvin

membutuhkan cahaya secara langsung (Cleon dan Frank, 1995).

Siklus Calvin terjadi di dalam stroma. Siklus ini berawal dengan

pemasukan CO2 ke dalam molekul organik yang telah disiapkan dalam kloroplas.

Pemasukan awal karbon ini ke dalam senyawa organik dikenal sebagai fiksasi

karbon. Siklus Calvin kemudian mereduksi karbon terfiksasi ini menjadi

karbohidrat melalui penambahan elektron. Tenaga pereduksi ini berasal dari

NADPH, yang memperoleh elektron berenergi dalam reaksi terang. Untuk

mengubah CO2 menjadi karbohidrat, siklus Calvin juga membutuhkan energi

kimiawi dalam bentuk ATP, yang juga dihasilkan oleh reaksi terang (Tjahyadi

Purwoko, 2007). Secara umum reaksi pada siklus Calvin terdiri dari tiga fase

utama, yaitu fase fiksasi (proses karboksilasi), fase reduksi, dan fase regenerasi.

11

Fase fiksasi (karboksilasi) melibatkan penambahan CO2 dan H2O ke ribulosa

bisfosfat (RuBP) untuk membentuk dua molekul 3-fosfogliserat (3-PGA) untuk

setiap CO2. pada tahap pertama RuBP mengalami dehidrogenasi menjadi enolat

anion. Struktur enolat inilah yang kemudian menerima CO2. Karbon dioksida

terikat pada atom karbon nomor dua (CO2 bertanda *), sehingga menghasilkan

senyawa enolat C6. Hidrolisis enolat C6 menjadi 2 molekul 3-PGA. Karboksilasi

ribulosa bisfosfat dikatalisis oleh ribulosa 1,5-bisfosfat karboksilase.

CO2 + RuBP + H2O 2 3-PGA

CH2OPO3H-

CH2OPO3H-

C = O C OH

Mg2+

H C OH C O-

H C OH H+ H C OH

CH2OPO3H- CH2OPO3H

-

Ribulosa bisfosfat Enolat anion

C*O2

H2O +

Gambar 1. Fase fiksasi (karboksilasi) (Sumber : Cleon dan Frank, 1995.).

O

-O

CH2OPO3H-

H C OH

COOH

3-PGA

CH2OPO3H-

C* C OH

C O

H C OH

CH2OPO3H-

C O (2-karboksi-3-keto-o-arabinitol)

H C OH

CH2OPO3H-

CH2OPO3H-

H C OH

COOH

3-PGA

12

Pada fase reduksi, gugus karboksil dalam 3-PGA direduksi menjadi sebuah gugus

aldehid dalam 3-fosfogliseraldehid. Pada tahap ini 3-PGA mengalami fosforilasi

menjadi asam 1,3-bisfosfogliserat. 1,3-bisfosfogliserat dihidrogenasi dan

didefosforilasi menjadi 3-fosfogliseraldehid. Reaksi ini dikatalisis oleh

triosefosfat dehidrogenase dan 3-fosfogliserat kinase. Sebagaimana reaksi

berikut :

ATP ADP

NADPH + H+ NADP

+

H2PO4- (Pi)

Gambar 2.Fase reduksi (Sumber : Cleon dan Frank. 1995).

Proses reduksi tersebut tidak terjadi secara langsung, melainkan gugus

karboksil dari 3-PGA pertama-tama diubah menjadi ester jenis anhidrida asam

pada asam 1,3-bisfosfogliserat dengan penambahan gugus fosfat terakhir dari

ATP. ATP ini timbul dari fotofosforilasi,dan ADP yang dilepaskan ketika 1,3-

bisfosfogliserat terbentuk diubah kembali dengan cepat menjadi ATP oleh reaksi

fotofosforilasi tambahan (Tjahyadi Purwoko, 2007).

CH2OPO3H-

H C OH

COOH

3-PGA

CH2OPO3H-

H C OH

COOPO3H-

Asam 1,3 bisfosfoglirserat

CH2OPO3H-

H C OH

COH

3-fosfogliseraldehid

13

Pereduksi yang sebenarnya pada reaksi ini adalah NADPH, yang

menyumbang dua electron ke atom karbon teratas yang terlibat dalam gugus ester

anhidrida. Secara bersamaan Pi dilepas dari gugus tersebut dan digunakan

kembali untuk mengubah ADP menjadi ATP. NADP+

direduksi balik menjadi

NADPH pada reaksi terang (Tjahyadi Purwoko, 2007).

Pada fase regenerasi, yang di regenerasi adalah RuBP, yang diperlukan

untuk bereaksi dengan CO2 tambahan yang berdifusi secara konstan ke dalam

daun melalui stomata. Pada reaksi terakhir daur Calvin, ATP ketiga yang

diperlukan bagi tiap molekul CO2 yang ditambat, digunakan untuk mengubah

ribulosa-5-fosfat menjadi RuBP, kemudian daur mulai lagi(Tjahyadi Purwoko,

2007).

Tiga putaran daur Calvin akan menambat tiga molekul CO2 dan produksi

netonya adalah satu 3-fosfogliseraldehid. Sebagian molekul 3-fosfogliseraldehid

digunakan kloroplas untuk membentuk pati (Cleon dan Frank, 1995).

2.4. Chlorella sp.

Chlorella sp. merupakan kelompok organisme protista autotrof, yakni

protista yang mampu membuat makanannya sendiri. Karakteristik ini dimiliki

chlorella sp., karena organisme ini mempunyai pigmen klorofil, sehingga dapat

melakukan fotosintesis. Chlorella sp. termasuk salah satu kelompok alga hijau

yang paling banyak jumlahnya diantara alga hijau lainnya, 90% chlorella hidup

di air tawar dan 10% chlorella sp. hidup di air laut (Pipit P. dan Diah, 2008).

Sel Chlorella berbentuk bulat dan berukuran 2-8 μm. Dalam sel Chlorella

mengandung 50% protein, lemak serta vitamin A, B, D, E dan K, disamping

14

banyak terdapat pigmen hijau (klorofil) yang berfungsi sebagai katalisator dalam

proses fotosintesis. Sel chlorella sp. di perairan umumnya berada dalam bentuk

tunggal, dan biasa hidup berkoloni. Protoplast sel dikelilingi oleh membran yang

selektif, sedangkan di luar membran sel terdapat dinding yang tebal terdiri dari

sellulosa dan pektin (Iis R, 2007).

Peranan chlorella sp. dalam kehidupan dapat dipakai sebagai makanan,

misal Ulva dan Chlorella sp., penghasil O2 dari hasil respirasi yang diperlukan

oleh hewan-hewan air dan penambat CO2 dalam proses fotosintesis. Akan tetapi

ganggang hijau juga dapat mengganggu perairan bila terlalu subur, sehingga air

akan berubah warna dan berbau (Pipit P. dan Diah, 2008).

2.4.1. Klasifikasi Alga Hijau (Chlorella sp.)

Filum : Chlorophyta

Kelas : Chlorophyceae

Ordo : Chlorococcales

Famili : Chlorellaceae

Genus : Chlorella

Spesies : Chlorella sp.

Gambar 3. Algae Chlorella

Chlorella sp. termasuk dalam divisi chlorophyta. Perkembangan

chlorella sp. terjadi secara vegetatif. Masing-masing sel induk membelah

menghasilkan 4, 8, atau 16 sel yang dibebaskan bersama dengan pecahnya sel

induk. Perkembangbiakan sel ini diawali dengan pertumbuhan sel yang

membesar. Periode selanjutnya terjadinya peningkatan aktivitas sintesa sebagai

15

bagian dari persiapan pembentukan autospora yang merupakan tingkat pemasakan

akhir yang akan disusul oleh pelepasan autospora (Yani .S dan Yosar , 2009).

Karakteristik chlorella sp. pada umumnya adalah memiliki klorofil,

menyimpan cadangan makanan dalam kantung makanan atau pyrenoid. Beberapa

faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi pertumbuhan populasi chlorella sp.

diantaranya adalah temperatur, intensitas cahaya, pH, oksigen terlarut, unsur hara

dan karbon dioksida. Hal ini terlihat pada tabel 1 sebagai berikut :

Tabel 1. Faktor-faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi pertumbuhan

chlorella sp.

Faktor Lingkungan Keterangan

Temperatur Temperatur optimum untuk

pertumbuhan chlorella sp. adalah 30 0C

Ph pH optimum untuk pertumbuhan

chlorella sp. adalah 6,6 - 8

Unsur hara Unsur hara yang dibutuhkan chlorella

sp. adalah N, P, K,Ca

Karbon dioksida Karbon merupakan salah satu makro

nutrien yang dibutuhkan untuk

pertumbuhan chlorella sp. Salah

sumber karbon di perairan adalah CO2

yang langsung digunakan sebagai bahan

untuk fotosintesis

(Sumber : Yani .S dan Yosar , 2009)

16

2.5. Nitrogen

Sumber utama nitrogen adalah nitrogen bebas (N2) di atmosfer, yang

takarannya mencapai 78 persen volum, dan sumber lainnya senyawa-senyawa

nitrogen yang tersimpan dalam tubuh jasad renik. Di lingkungan nitrogen terdapat

dalam sembilan bentuk, yaitu nitrogen organik, amonia, ion amonia nitrogen

(gas), dinitrogen oksida, nitrogen oksida, ion nitrit, nitrogen dioksida, dan ion

nitrat (Yoshinaga, 2003).

Transformasi pembentukan senyawa nitrogen dapat terjadi melalui

beberapa mekanisme dalam lingkungan, diantaranya fiksasi, sintesis, nitrifikasi,

dan denitrifiksasi (Fadmawaty, Ani. 1999).

a. fiksasi nitrogen

fiksasi nitrogen adalah konversi nitrogen (gas) ke dalam bentuk nitrogen

yang dapat diasimilasikan oleh tanaman. Fiksasi secara biologi sering terjadi,

akan tetapi fiksasi dapat juga terjadi melalui bantuan cahaya dan proses industri :

Biologi : N2 N-Organik

Cahaya : N2 NO3-

Industri : N2 NO3- ; NH3 / NH4

+

b. Sintesis

Sintesis adalah proses secara biokimia dimana NH4+ - N atau NO3 – N

dikonversikan ke dalam bentuk protein ( N-Organik) :

NH4+ + CO2 + Tumbuhan Hijau + Sinar Matahari N-Organik

NO3- + CO2 + Tumbuhan Hijau + Sinar Matahari N-Organik

17

2.6. Fosfor

Fosfor merupakan suatu komponen yang penting dalam perairan dan

sering menimbulkan permasalahan bagi lingkungan. Fosfor termasuk salah satu

dari beberapa unsur yang esensial untuk pertumbuhan ganggang dalam air.

Pertumbuhan alga yang berlebihan disamping hasil hancuran biomasa dapat

menyebabkan pencemaran kualitas air. Sumber fosfor adalah limbah industri,

hanyutan dari pupuk, limbah domestik, hancuran bahan organik, dan mineral

fosfat (Achmad, Rukaesih.2004).

Fosfor merupakan salah satu unsur penting bagi pembentukan protein dan

metabolisme sel organisme. Fosfor sangat diperlukan dalam transport energi pada

sel dan terdapat dalam jumlah yang sangat sedikit. Dalam perairan, unsur fosfor

terdapat dalam senyawa fosfat yang berada dalam bentuk orto fosfat yang terlarut

dalam air atau asam lemah yang dapat diserap organisme nabati (Iis R, 2007).

Di alam, fosfor terdapat dalam 2 bentuk, yaitu senyawa fosfat organik

(pada tumbuhan dan hewan) dan senyawa fosfat anorganik (pada air dan tanah).

Fosfat organik dari hewan dan tumbuhan yang mati diuraikan oleh dekomposer

(pengurai) menjadi phosfat anorganik. Fosfat anorganik yang terlarut di air tanah

atau air laut akan terkikis dan mengendap di sedimen laut. Oleh karena itu, fosfat

banyak terdapat di batu karang dan fosil. Fosfat dari batu dan fosil terkikis dan

membentuk fosfat anorganik terlarut di air tanah dan laut. Fosfat anorganik ini

kemudian akan diserap oleh akar tumbuhan lagi. Senyawa fosfat yang masuk

dalam perairan akan berkurang oleh fitoplankton, bakteri dan sedimen. Dinamika

fosfat dalam air sangat kompleks, dimana 90% fosfat yang masuk dalam kolam

melalui pemupukan akan berkurang setelah satu minggu. Pengetahuan mengenai

18

dinamika fosfat sangat penting dalam keberhasilan budidaya

(Michael Pelczar .2005).

Kandungan Fosfat di perairan umumnya sangat rendah, biasanya tidak

melebihi 0,1 mg/liter, kecuali pada perairan yang menerima buangan air rumah

tangga dan industri tertentu, serta daerah pertanian yang mendapat pemupukan

fosfat. Kandungan fosfat sekitar 0,05-0,02 mg/liter sudah cukup mendukung

kehidupan fitoplankton, tetapi pada kadar 20 mg/liter akan menghambat

pertumbuhan plankton (Iis R, 2007).

Senyawa fosfat dalam air alam atau air limbah umumnya dapat

diklasifikasikan sebagai (Anonim, 2010):

1. Orthophosphate

Di daerah pertanian orthophosphate berasal dari bahan pupuk yang

masuk ke dalam sungai melalui drainase dan aliran air hujan.

2. Fosfat terkondensasi seperti pyro, meta dan polyphosphate lainnya.

Poliphosfat dapat memasuki sungai melalui buangan penduduk dan

industri yang menggunakan bahan detergen yang mengandung fosfat,

seperti industri pencucian, industri logam dan sebagainya.

3. Fosfat organik

Fosfat organik terdapat dalam air buangan penduduk (tinja) dan sisa

makanan. fosfat organik dapat pula terjadi dari orthophosphate yang

terlarut melalui proses biologis karena baik bakteri maupun tanaman

menyerap fosfat untuk pertumbuhannya.

Setiap senyawa fosfat tersebut terdapat dalam bentuk terlarut, tersuspensi

atau terikat di dalam sel organisme dalam air. Bentuk fosfat berasal dari berbagai

19

sumber. fosfat juga banyak terdapat di dasar sedimen dan lumpur-lumpur biologis,

baik sebagai senyawa organik maupun anorganik (Anonim, 2010).

Keberadaan senyawa fosfat dalam air sangat berpengaruh terhadap

keseimbangan ekosistem perairan. Bila kadar fosfat dalam air rendah, seperti pada

air alam, pertumbuhan dan ganggang akan terhalang. Keadaan ini disebut

oligotrop. Fosfor juga disebut sebagai nutrien bagi tumbuh-tumbuhan, oleh karena

fosfor dapat menimbulkan percepatan pertumbuhan tumbuh-tumbuhan yang

melakukan fotosintesis. Bila pertumbuhannya terjadi secara berlebihan, misalnya

tumbuhnya eceng gondok dan gulma air lainnya, maka keadaan ini dinamakan

eutrofikasi. Sehingga dapat mengurangi jumlah oksigen terlarut air. Hal ini tentu

sangat berbahaya bagi kelestarian ekosistem perairan (Anonim.2008).

2.7. Kalium

Kalium diserap dalam bentuk K+. Salah satu sumber kalium adalah pupuk.

Kalium terdapat didalam sel-sel yaitu sebagai ion-ion didalam cairan sel. Sebagai

ion didalam cairan sel, kalium berperan dalam melaksanakan turgor yang

disebabkan oleh tekanan osmotis.

Ion kalium mempunyai fungsi psikologis pada asimilasi zat arang. Bila

tanaman sama sekali tidak diberi kalium, maka asimilasi akan terhenti.. Kalium

berfungsi pula pada pembelahan sel dan pada sintesa putih telur. Pada saat terjadi

pembentukan bunga atau buah maka kalium akan cepat ditarik, oleh sebab itu

kalium mudah bergerak (mobile). Dalam proses fotosintesis, kalium berfungsi

membantu membuka dan menutup stomata (Knauss dan Porter, 1964).

20

Fungsi lain dari Kalium adalah pada pembentukan jaringan penguat.

Perkembangan jaringan penguat pada tangkai daun dan buah yang kurang baik

sering menyebabkan lekas jatuhnya daun dan buah itu.. Tanaman yang

kekurangan Kalium akan cepat mengayu atau menggabus, hal ini disebabkan

kadar lengasnya yang lebih rendah. Menurut penyelidikan mikro, Kalium

berpengaruh baik pada pembentukan serat-serat seperti pada rosela, kapas dan

rami, dinding-dinding sel lebih baik keadaannya dan lebih baik kandungan airnya,

sel-sel ini tumbuh lebih baik, lebih kuat dan lebih panjang (Anonim, 2010).

2.8. Derajat Keasaman (pH)

pH didalam suatu perairan menjadi salah satu faktor penentu pada

kebanyakan proses alami, yang merupakan sebuah komponen kritis dalam sebuah

sistem biologis dan memegang peranan penting dalam pengukuran kualitas air

lainnya.

Nilai pH dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti aktivitas biologis

misalnya fotosintesis dan respirasi organisme, suhu, serta mineral dalam perairan.

Berdasarkan peraturan pemerintah nomor 82 tahun 2001 kriteria mutu air

didasarkan pada kelas-kelasnya. Perairan dengan pH 6-9 termasuk pada kelas I, II

dan III, perairan dengan pH 5-9 termasuk pada kelas IV. Pembagian kelas ini

didasarkan atas fungsi dari air itu sendiri. Kelas IV merupakan kelas yang dapat

digunakan untuk keperluan pertanian, usaha di perkotaan, industry dan

pembangkit listrik tenaga air. Berdasarkan pembagian kelas tersebut, maka

perairan dengan pH 5-9 termasuk perairan produktif untuk pertumbuhan alga.

Kisaran normal pH air untuk kehidupan algae berkisar antara 5-6. Nilai pH air

21

dapat menurun karena proses respirasi dan pembusukan zat-zat organik (Ricki .M,

2005).

2.9. Spektrometri

Spektrometer adalah suatu instrumentasi yang berfungsi untuk mengukur

transmitans atau absorbans suatu sampel sebagai fungsi panjang gelombang;

pengukuran terhadap sederetan sampel pada suatu panjang gelombang tunggal

dapat pula dilakukan. Instrumen semacam itu dapat dikelompokkan secara manual

atau merekam atau sebagai: berkas-tunggal atau berkas-rangkap. Dalam praktek,

instrumen berkas-tunggal biasanya dijalankan secara manual, dan instrumen

berkas-rangkap umumnya mencirikan perekaman automatik terhadap spektra

absorpsi, namun dimungkinkan untuk merekam suatu spektrum dengan instrumen

berkas-tunggal. Pengelompokkan cara lain didasarkan pada daerah spektral, dan

kita menyebut spektrofotometer ultraviolet, inramerah dan sebagainya.

Pemahaman yang lengkap tentang spektrofotometer membutuhkan pengetahuan

terinci akan optika dan elektronika (H. Sumar,dkk.19940).

2.9.1. Spektrofotometri UV-Vis

Spektofotometri UV-Visible merupakan salah satu jenis spektrofotometer

yang sering digunakan dalam kegiatan analisis. Molekul-molekul dapat

mengabsorbsi atau mentransmisi radiasi gelombang elektromagnetik. Barkas

cahaya putih adalah kombinasi semua panjang gelombang spektrum tampak.

Perbedaan warna yang kita lihat sebenarnya ditentukan dengan bagaimana

gelombang cahaya tersebut diabsorbsi dan ditransmisikan (dipantulkan) oleh

objek atau suatu larutan (H. Sumar,dkk.1994).

22

Spektrofotometer digunakan untuk mengukur jumlah cahaya yang

diabsorbsi atau ditransmisikan oleh molekul-molekul di dalam larutan. Ketika

panjang gelombang cahaya ditransmisikan melalui larutan, sebagian energi cahaya

tersebut akan diserap. Besarnya kemampuan molekul-molekul zat terlarut untuk

mengabsorbsi cahaya pada panjang gelombang tertentu dikenal dengan istilah

absorbansi (A), yang setara dengan nilai konsentrasi larutan tersebut dan panjang

berkas cahaya yang dilalui ke suatu point dimana persentase jumlah cahaya yang

ditransmisikan atau diabsorbsi diukur dengan phototube (H.

Sumar,dkk.19940).

Unsur-unsur terpenting suatu spektrofotometer seperti yang ditunjukkan

secara skematik dalam gambar di dawah adalah sebagai berikut

Gambar 4. Skema Spektrofotometer UV-Visible (H, Sumar,dkk.19940)

1. Sumber Radiasi

Beberapa macam sumber radiasi yang dipakai pada Spektrofotometer

UV-VIS adalah :

1. Lampu deuterium, dapat dipakai pada daerah panjang gelombang 190

nm- 380 nm (daerah ultraviolet dekat).

monokromator Sel kuvet detektor

amplifier

Recorder

Sumber

radiasi

23

2. Lampu tungsten, merupakan campuran dari filamen tungsten dan gas

iodine, oleh karena itu disebut sebagai sumber radiasi ”tungstein-

iodine”. Dipakai pada daerah panjang gelombang 380-900 nm.

3. Lampu merkuri, dipakai untuk mengecek atau mengkalibrasi panjang

gelombang pada daerah ultraviolet, khususnya disekitar panjang

gelombang 365 nm, serta sekaligus mengecek resolusi dan

monokromator.

2. Monokromator

Monokromator berfungsi untuk memilih panjang gelombang tertentu dari

sinar polikromatik sehingga dapat diperoleh sinar monokomatik dengan panjang

gelombang yang dikehendaki. Monokromator pada umumnya berbentuk cermin,

prisma, dan kisi difraksi. Monokromator pada spektrofotometer UV biasanya

terdiri dari beberapa susunan, yaitu :

celah (slit) – masuk – filter – prisma – kisi (grating) – celah keluar.

1. Celah monokromator, adalah bagian yang pertama dan terakhir dari suatu

system optik monokromator pada spektrofotometer UV. Celah dibuat

dari logam yang kedua ujungnya diasah dengan cermat sehingga sama.

Lebar celah masuk dan celah keluar harus sama yang dapat diatur dengan

memutar tombol mekanik atau diatur dengan sistem elektronik.

2. Prisma dan kisi merupakan bagian dari monokromator terpenting. Prisma

dan kisi pada prinsipnya mendispersi radiasi elektromagnetik sebesar

mungkin supaya didapatkan resolusi yang baik dari radiasi polikromatik.

24

3. Kisi grating terbuat dari lempengan kaca yang pada permukaannya

dilapisi oleh resin sintetis dengan garis-garis. Kemudian pada

permukaannya dilapisi lagi oleh kaca alumunium.

3. Sel kuvet

Kuvet atau sel merupakan wadah sampel yang dianalisis. Ditinjau dari

pemakaiannya kuvet ada dua macam, yaitu :

1. Kuvet permanen, yang terbuat dari bahan gelas atau leburan silica dan

dipakai pada daerah pengukuran panjang gelombang 190 nm – 1100 nm.

2. Kuvet disposibel, untuk satu kali pemakaian, yang terbuat dari teflon atau

plastik dan dipakai pada daerah pengukuran panjang gelombang 380 nm -

1100 nm, karena bahan dari gelas mengabsorbsi radiasi ultraviolet.

4. Detektor

Detektor cahaya atom disebut juga transducer, berfungsi mengubah

energi radiasi cahaya menjadi suatu sinyal elektrik yang besarnya setara dengan

intensitas cahaya yang sampai pada detektor tersebut. Beberapa macam detektor

yang dipakai dalam spektrofotometer adalah :

1. Detektor fotosel

2. Detektor Tabung Foto Hampa

3. Detektor Tabung Pengganda Foton

4. Detektor Photo Diode-Array

e. Amplifier

Amplifier berfungsi sebagai penguat sinyal yang berasal dari detektor

menjadi suatu potensial yang cukup besar untuk dapat direkam. Suatu alat penguat

sinyal menangkap isyarat masuk (input) dari rangkaian detektor dan melalui

25

proses pengolahan sinyal menghasilkan isyarat keluaran (output) dengan secara

langsung dicatat sebagai absorbans atau transmitans.

f. Rekorder atau pencatat tampilan

Alat ini merupakan rangkaian terakhir dari instrumen ini yang berfungsi

sebagai pencatat atau mengeluarkan hasil analisis, hasilnya dapat dikeluarkan

secara digital maupun yang sudah terekam dalam kertas printer.

2.9.2. Spektrometri Serapan Atom

Teknik analisa dengan menggunakan spektrometri serapan atom oleh

Welsh dari Australia pada tahun 1955. Teknik analisa ini didasarkan atas

penguraian molekul menjadi atom (atomisasi) dengan energi dari api atau arus

listrik. Sebagian besar atom akan berada pada tingkat dasar, dan sebagian kecil

(tergantung suhu) yang tereksitasi akan memancarkan cahaya dengan panjang

gelombang yang khas untuk atom tersebut ketika kembali ke tingkat dasar. Setiap

alat spektrometri atom akan mencakup dua komponen utama sistem introduksi

sampel dan sumber (source) atomisasi (Khopkar, 1990).

Untuk kebanyakan instrumen sumber atomisasi ini adalah nyala dan

sampel di introduksikan dalarn bentuk larutan. Sampel masuk ke nyala dalam

bentuk aerosol. Aerosol biasanya dihasilkan oleh Nebulizer (pengabut) yang

dihubungkan ke nyala oleh ruang penyemprot (chamber spray). Ada banyak

variasi nyala yang telah diapakai bertahun-tahun untuk spektrometri atom. Namun

demikian, yang saat ini menonjol dan dipakai secara luas untuk pengukuran

analitik adalah udara-asetilen dan nitrous oksida- asetilen. Dengan kedua jenis

nyala ini, kondisi analisis yang sesuai untuk kebanyakan ana!it (unsur yang

26

dianalisis) dapat ditentukan dengan menggunakan metode-metode emisi, absorbsi

dan juga fluoresensi.

Gambar 5. Skema Spektrometer SSA (H, Sumar,dkk.1994)

a. Sumber Radiasi

Sumber cahaya yang banyak digunakan adalah lampu katoda berongga,

tabung yang bermuatan gas sumber radiasi yang banyak adalah sumber radiasi

yang memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:

1. Memancarkan intensitas sinar dengan pita radiasi yang sempit.

2. Tidak mengabsorpsi sendiri.

3. Tidak ada background yang kontinyu.

Hallow Cathode Lamp terdiri dari katoda cekung yang silindris yang

terbuat dari unsur yang sama dengan yang akan dianalisis dan anoda yang terbuat

dari tungsten. Dengan pemberian tegangan pada arus tertentu, logam mulai

memijar dan dan atom-atom logam katodanya akan teruapkan dengan pemercikan.

Atom akan tereksitasi kemudian mengemisikan radiasi pada panjang gelombang

tertentu (Khopkar, 1990).

b. Nyala

Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa padatan atau cairan

menjadi bentuk uap atomnya, dan juga berfungsi untuk atomisasi. Nyala udara-

asetilen biasanya menjadi pilihan untuk analisis menggunakan AAS, temperarur

Nyala Nebulizer

detektor

Recorder

Monokromator

Sumber

radiasi

27

nyala-nya yang lebih rendah mendorong terbentuknya atom netral dan dengan

nyala yang kaya bahan bakar pembentukan oksida dari banyak unsur dapat

diminimalkan.

c. Nebulizer

Alat ini berfungsi untuk mengubah unsur dalam larutan sampel menjadi

kabut dimana akan dilakukan pengukuran absorpsi. Proses yang terjadi dalam

atomisasi secara umum adalah:

1) Nebulasi yaitu pengubahan cairan ke dalam bentuk kabut aerosol.

2) Pemisahan titik-titik kabut ssesuai dengan paanjang gelombang sampel.

Pencampuran kabut dengan gas memasukkannya ke dalam burner

d. Monokromator

Monokromator mempunyai fungsi pengisolasi sinar yang diperlukan (λ

tertentu) dari sinar yang dihasilkan oleh lampu katoda, jadi bila ada beberapa

panjang gelombang cahaya maka akan dilewatkan ke detector yang hanya cahaya

tertentu saja sedangkan yang lain diserap atau ditiadakan. Dalam spektrofotometer

Serapan Atom, sistem optik dimasukkan untuk mengumpulkan cahaya dari

sumbernya dilewatkan ke sampel kemudian ke monokromator.

e. Detektor

Detektor adalah alat yang digunakan untuk mengamati dan melaksanakan

semua pengukuran cahaya. Alat tersebut mengubah energi cahaya menjadi energi

listrik sehingga pengukuran menjadi lebih mudah. Detektor yang dipakai pada

SSA pada umumnya adalah Photomultiplier tube. Photmultiplier tube

menghasilkan sinyal listrik sebanding dengan intensitas cahaya pada panjang

gelombang yang telah dipindahkan oleh monokromator.

28

f. Recorder

Recorder merupakan sistem pencatat hasil. Hasil pembacaan dapat berupa

angka atau berupa kurva yang menggambarkan absorbansi atau intensitas emisi.

2.9.3. Prinsip Deteksi CO2 Metode NDIR (non dispersive infrared)

Sinar infrared diemisikan dari sumber cahaya melalui sel pengukur

(measuring cell) dan melewati photo filter yang dapat dilewati oleh gelombang

serapan gas CO2 menuju sensor infrared. Jumlah sinar infrared yang terukur oleh

sensor infrared inilah yang terukur sebagai konsentrasi gas CO2.

Gambar 6. Skema Gas Detektor (Metode NDIR)

2.9.4. Prinsip Deteksi O2 Metode Sel Galvani

Oksigen yang masuk ke dalam katode (elektrode Au), arus listrik secara

proporsional akan menghasilkan konsentrasi oksigen, dan arus listrik yang

diperkuat akan langsung dibaca oleh alat sebagai konsentrasi oksigen.

Sumber cahaya

ElektrodeTimbal (Pb)

(Anode)

Elektrode Emas (Au)

(katode)

Gambar 7. Skema Gas Detektor (Metode Sel Galvani)

29

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan pada bulan Oktober 2009 – Februari 2010. Lokasi

penelitian dilaksanakan di Balai Teknologi Lingkungan BPPT- PUSPIPTEK

Serpong.

3.2. Alat dan Bahan

3.2.1. Alat

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah fotobioreaktor,

detector gas analyzer Riken RX-515, Spektrofotometer UV-Vis Jasco V-530,

Spektrometri Serapan Atom Shimadzu AA-6800, aerator DRAGON dengan debit

2,5 liter/menit dan Air pump YASUNAGA LP-40A dengan debit 80 liter/menit,

flow meter ONDA, motor penggerak baling-baling JY2B-4, Timer Legrand, gelas

ukur, labu ukur, tabung reaksi, pipet volum, Erlenmeyer, timbangan analitik,

kertas saring whatman GF/C, pipet tetes.

3.2.2. Bahan-bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi bahan uji dan bahan

kimia. Bahan uji adalah stok bibit clhorella sp. yang diambil dari laboratorium

Balai Teknologi Lingkungan.

Bahan penelitian yang digunakan meliputi air ultra filtrasi, pupuk

Dutatonik H-16 (N, P, K), larutan induk nitrat (1000 mg/l), larutan antara nitrat

(50 mg/l), larutan natrium hidroksida (4 N), larutan asam salisilat (5%), larutan

asam sulfat (5 N), larutan kalium antimol tartrat, laruan ammonium molibdat,

30

larutan asam askorbat, larutan kalsium karbonat, HCl (1%, 10%, 20%), HNO3

pekat, H2O2 (30%), air raja (1 HNO3 : 3 HCl), kalium klorida.

3.3. Prosedur Kerja

3.3.1. Persiapan Fotobioreaktor

Selama pemeliharaan digunakan wadah dengan kapasitas 1200 liter

(Fotobioreaktor), berbahan baja, berukuran 5 x 1,2 m, dan tinggi 20 cm,

sebanyak 3 buah. Masing- masing wadah dilengkapi dengan aerasi dengan debit

aerator sebesar 2,5 liter/ menit, dan dilengkapi pula dengan baling-baling, sebagai

pengaduk.

3.3.2. Persiapan Gas Holder

Gas holder yang disiapkan terdiri dari satu buah gas holder penampung

dan 3 buah gas holder penyuplai. Gas holder ini terbuat dari bahan plastik tak

berpori dengan volum 500 liter untuk gas holder penampung, dan masing-masing

volum 200 liter untuk gas holder penyuplai. kedua ujungnya ditutup dengan pipa

PVC dengan keran sebagai pengalirnya. Fungsi gas holder menampung gas

karbon diokida yang akan disuplai ke masing-masing fotobioreaktor. Masing-

masing gas holder dilengkapi dengan aerator sebagai pendorong gas karbon

dioksida dengan debit 80 liter/menit.

3.3.3. Persiapan Media

Media yang digunakan adalah air ultra filtrasi. Air ultra filtrasi adalah

air yang dibuat melalui penyaringan menggunakan filter berukuran 0,01 mikron

dan 2 buah membran polyethilen. Untuk setiap 1200 mL bibit chlorella sp.

digunakan 20 liter air ultra filtrasi. Media ini digunakan untuk pertumbuhan

31

chlorella sp. Pupuk yang digunakan adalah pupuk Dutatonik H-16, yang memiliki

komposisi nitrat, posfat, kalium, magnesium, kalsium, besi dan aluminium.

3.3.4. Penebaran Bibit

Sebanyak 10 stok bibit chlorella sp. berkapasitas 600 ml dalam labu

Erlenmeyer 1000 mL yang telah diionokulasi selama 2 minggu, dipindahkan ke

dalam botol plastik berukuran 600 mL. Setiap 2 stok bibit chlorella sp. dalam

botol plastik berukuran 600 mL, dipindahkan ke dalam plastik transparan tak

berpori berkapasitas 20 liter yang telah berisi air ultra filtrasi. Selanjutnya ke-5

kantong plastik transparan tak berpori yang berisi stok bibit chlorella sp. tersebut

diinokulasikan selam 2 minggu. Setelah 2 minggu ke-5 kantong plastik trasnparan

yang berisi stok bibit chlorella sp. tersebut dimasukkan ke dalam fotobioreaktor

menggunakan gayung. Selanjutnya aerator dan baling-baling diaktifkan.

Perbanyakan stok bibit chlorella sp. ini dilakukan sebanyak 3 kali, untuk 3 buah

reaktor.

3.3.5. Operasional Fotobioreaktor

Pada kegiatan ini, gas CO2 diinjeksikan ke dalam fotobioreaktor dengan

sistem intermiten (24 kali x 20 menit) untuk diketahui kecepatan penyerapannya

per hari. Gas CO2 dialirkan ke dalam reaktor dengan sistem tertutup dari dasar

reaktor dengan menggunakan aerator dengan debit sebesar 2,5 liter/menit.

3.3.6. Pengukuran dan Sampling

Pengukuran gas CO2 dalam sistem fotobioreaktor dilakukan setiap hari

dua kali, yaitu pukul 09.00 WIB dan pukul 15.00 WIB. Titik pengukuran gas CO2

berada pada posisi di atas posisi titik sampling dengan jarak 25 cm dari titik

sampling larutan, dengan jarak 1 meter dari sudut fotobioreaktor. Titik sampling

32

larutan alga, berada pada posisi di bawah titik pengukuran gas CO2, dengan jarak

1 meter dari sudut fotobioreaktor. Sampling larutan dilakukan satu kali dalam

sehari yaitu pada pagi hari pukul 09.00 dan pengukuran kadar N, P, dan K

menggunakan metode spektrometri dilakukan di laboratorium Balai Teknologi

Lingkungan (BTL) setiap hari setelah sampling dilakukan. Untuk pengukuran

densitas biomassa alga dilakukan dengan metode haemocytometer model Thoma.

Perhitungan tingkat kepadatan dinyatakan dalam jumlah sel per milimeter dengan

menggunakan sebuah gelas objek haemocytometer yang diamati di mikroskop.

Dengan pengamatan melalui mikroskop, akan tampak garis-garis sebagai ruang

hitung. Ruang hitung tersebut mempunyai dimensi kedalaman 0,1 mm, panjang

1,0 mm, dan lebar 1,0 mm sehingga jika dihitung volumenya menjadi 0,0001 cm3.

Luas ruang hitung adalah 1,0 mm2 yang terbagi dalam 400 kotak, masing-masing

luasnya 0,0025 mm2. Perhitungan sel chlorella sp. Dilakukan dengan meneteskan

air yang mengandung chlorella sp. pada haemocytometer lalu ditutup dengan

cover glass, kemudian diamati dengan mikroskop dengan pembesaran 100-400

kali. Nilai kepadatan chlorella sp. dapat dihitung pada 400 kotak bila

kepadatannya relatif rendah. Namun, bila kepadatan chlorella sp. sangat tinggi

maka perhitungan hanya dilakukan pada beberapa kotak dan dipilih secara acak.

Dengan demikian, perhitungan kepadatan sel chlorella sp. dapat dihitung dengan

menggunakan persamaan berikut :

Kepadatan sel = X x 400 kotak x 104 /ml ............................................. (1)

Keterangan:s

X = Rata-rata jumlah sel/kotak

33

3.4. Penentuan Kadar Nitrogen dalam Nitrat (NO3-N) (Instruksi Pengujian

BTL-BPPT IP.06 2003)

3.4.1. Persiapan Pengujian

a. Pembuatan larutan induk nitrat, NO3-N 1000 mg/L

1. Sejumlah kalium nitrat dikeringkan pada suhu 105 0C selama 2 jam.

2. Dinginkan dalam eksikator.

3. Ditimbang 0,7223 g kalium nitrat di atas kaca arloji.

4. Dimasukkan ke dalam labu ukur 100 mL dengan bantuan corong sudip.

5. Kaca arloji dibilas dengan air suling.

6. Air suling ditambahkan hingga sedikit tanda tera.

7. Labu ditutup dan dikocok dengan membalikkan labu ukur.

b. Pembuatan larutan natrium hidroksida, NaOH, 4 N

1. Ditimbang 160 g NaOH.

2. Ditambahkan air suling sampai tepat tanda tera dan dihomogenkan dalam

1000 mL.

c. Pembuatan larutan asam salisilat, C7H6O3, 5 %

1. Ditimbang 5 g asam salisilat dalam gelas piala 125 mL.

2. Ditambahkan 95 ml asam sulfat pekat dan diaduk hingga larut.

3. Larutan dapat bertahan selama 7 hari.

d. Pembuatan larutan antara nitrat, NO3-N, 50 mg/L

1. Dipipet 25 ml larutan induk nitrat 1000 mg/L sebanyak 25 mL dan

dimasukkan ke dalam labu ukur 500 mL.

2. Air suling ditambahkan ke dalam labu ukur 500 mL hingga tanda tera.

34

e. Pembuatan larutan baku nitrat, NO3-N

1. Disiapkan 10 labu ukur 50 mL, dan beri label secara duplo berdasarkan

deret konsentrasi larutan baku pada tabel di bawah ini.

2. Dibuat deret larutan baku nitrat dengan cara memipet 2 mL, 4 mL, 6 mL,

8 mL, 10 mL larutan baku nitrat masing-masing ke dalam labu ukur 50

mL. Kemudian ditambahkan larutan pengencer (aquadest) sampai tepat

tanda tera, sehingga diperoleh konsentrasi nitrat 2 mg/L, 4 mg/L, 6 mg/L,

8 mg/L, 10 mg/L.

3. Dipipet sebanyak 0,5 mL dari masing-masing larutan baku ke dalam

tabung reaksi dan disiapkan blanko dengan 0,5 mL air aquadest.

4. Ditambahkan 1 mL asam salisilat ke dalam tabung reaksi tersebut.

5. Diaduk dengan pengaduk vortex dan diamkan selama 30 menit.

6. Ditambahkan 10 mL NaOH ke dalamnya.

7. Diaduk dengan pengaduk vortex dan diamkan selama 1 jam.

8. Analisis menggunakan Spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang

410 nm.

3.4.2. Prosedur Pengujian sampel

1. Dipipet 0,5 mL contoh uji secara duplo dan dimasukkan ke dalam tabung

reaksi.

2. Ditambahkan 1 mL asam salisilat ke dalam masing-masing tabung reaksi.

3. Diaduk dengan pengaduk vortex dan diamkan selama 30 menit.

4. Ditambahkan 10 mL natrium hidroksida.

5. Diaduk dengan pengaduk vortex dan diamkan selama 1 jam.

35

6. Analisis menggunakan Spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang

410 nm.

3.5. Penentuan Kadar P-Fosfat (SNI 06-6989.31-2005)

3.5.1. Persiapan Pengujian

a. Pembuatan larutan induk fosfat 500 mg P/L.

1. Dilarutkan 2,195 gram kalium dihidrogen fosfat anhidrat, KH2PO4 dengan

100 mL air suling dalam labu ukur 1000 mL.

2. Ditambahakan air suling sampai tepat tanda tera dan dihomogenkan.

b. Pembuatan larutan baku fosfat 10 mg P/L

1. Dipipet 2 mL larutan induk fosfat 500 mg P/L dan masukkan ke dalam

labu ukur 100 mL.

2. Ditambahkan air suling sampai tepat tanda tera dan dihomogenkan.

c. Pembuatan larutan kerja fosfat

1. Dipipet 0 mL; 5 mL; 10mL; 20mL dan 25 mL larutan baku fosfat yang

mengandung 10 mg P/L dan masing-masing dimasukkan ke dalam labu

ukur 250 mL.

2. Ditambahkan air suling sampai tepat tanda tera kemudian dihomogenkan

sehingga diperoleh kadar phosfat 0,0 mg P/L; 0,2 mg P/L; 0,4 mg P/L; 0,8

mg P/L; dan 1,0 mg P/L.

d. Pembuatan kurva kalibrasi

1. Alat spektrofotometer dioptimalkan sesuai dengan petunjuk alat untuk

pengujian kadar fosfat. Setiap mengoptimalkan alat, dilakukan pengukuran

blanko terlebih dahulu.

36

2. Dipipet 50 mL larutan kerja dan masing-masing dimasukkan ke dalam

erlenmeyer.

3. Ditambahkan 1 tetes indikator fenolftalin. Jika terbentuk warna merah

muda, ditambahkan dengan H2SO45N tetes demi tetes hingga warnanya

menjadi hilang.

4. Ditambahkan larutan campuran sebanyak 8 mL dan dihomogenkan.

5. Dimasukkan ke dalam kuvet pada alat spektrofotometer dengan panjang

gelombang 880 nm pada kisaran waktu antara 10 menit sampai 30 menit.

3.5.2. Prosedur Pengujian sampel P-Fosfat

1. Dipipet contoh uji sebanyak 50 mL secara duplo dan masing-masing di

masukkan ke dalam erlenmeyer.

2. Ditambahkan larutan campuran (50 ml H2SO4 5N, 5 ml larutan kalium

antimol tartrat, 15 ml larutan ammonium molibdat dan 30 ml larutan asam

askorbat) sebanyak 8 mL dan dihomogenkan.

3. Dimasukkan ke dalam kuvet pada alat spektrofotometer panjang

gelombang 880nm pada kisaran waktu antara 10 menit sampai 30 menit.

3.6. Penentuan Kadar Kalium (SNI 6989.69:2009)

3.6.1. Persiapan Pengujian

a. Pembuatan larutan standar kalium

1. Dilarutkan 0.1907 g kalium klorida dengan air suling, hingga volum 1000

ml sampai tepat tanda tera dan dihomogenkan.

b. Pembuatan larutan baku logam kalium (K) 10 mg K/L

37

1. Dipipet 10,0 mL larutan induk kalium 100 mg K/L, masukkan ke dalam

labu ukur 100,0 mL

2. Ditambahkan larutan pengencer hingga tanda tera, lalu homogenkan

3.6.2. Prosedur Pengujian sampel

1. Dipipet contoh uji sebanyak 50 mL secara duplo dan kemudian di

sentrifugasi selama 30 menit hingga endapan terpisah berada dilapisan

bawah.

2. Dipipet 20 ml secara duplo, kemudian dimasukkan ke dalam tabung

reaksi.

3. Ditambahkan larutan HNO3 pekat hingga pH 2.

4. Analisis dengan spektrometri serapan atom.

3.7. Koefisien Korelasi

Analisis Korelasi merupakan studi yang membahas tentang derajat

keeratan hubungan antar peubah, yang dinyatakan dengan Koefisien Korelasi (r).

Besarnya koefisien korelasi berkisar antara +1 sampai dengan -1. Jika koefisien

korelasi positif, maka kedua variabel mempunyai hubungan searah, artinya jika

nilai variabel X tinggi, maka nilai variabel Y akan tinggi pula. Sebaliknya, jika

koefisien korelasi negatif, maka kedua variabel mempunyai hubungan terbalik,

artinya jika nilai variabel X tinggi, maka nilai variabel Y akan rendah.

3.8. Bagan Kerja Penelitian

Pada gambar 6 ditunjukkan bagan kerja penelitian. Dimulai dengan

tahapan kerja pembuatan campuran gas karbon dioksida (CO2 40% diencerkan

38

dengan udara bebas hingga konsentrasi CO2 maksimal 10 % dalam gas holder

penampung dan kemudian dialirkan ke dalam gas holder penyuplai), pembuatan

fotobioreaktor, pengukuran CO2 dengan detector gas analyzer pada gas holder

dan sistem fotobioreaktor, pengambilan sampel larutan, pengukuran kepadatan

sel, analisis dengan Spektrofotometri UV-Vis dan Spektrometri SSA.

Gambar 8. Bagan Kerja penelitian

CO2

40 %

Pengukuran CO2 dengan

detector gas analyzer

Pengukuran kepadatan sel

(Haemocytometer model Thoma)

Nitrat dan fosfat

(UV-Vis)

Gas Holder

penampung

Gas Holder

penyuplai

Kolam Media

tumbuh chlorella

(fotobioreaktor)

Sampling media berisi chlorella

Uji Nutrisi

Kalium

(SSA)

Udara

bebas

Pemberian Nutrisi

150 gr/kolam

(per minggu)

39

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Pengukuran Kepadatan dan Populasi Alga

Kepadatan populasi alga dalam sistem fotobioreaktor dipengaruhi oleh

beberapa faktor, diantaranya cahaya sekitar sistem fotobioreaktor, temperatur

sekitar fotobioreaktor, aerasi, dan medium nutrien. Cahaya sekitar fotobioreaktor

pada percobaan ini berkisar antara 2-3 kilo lux saat siang atau sore hari. Dan saat

pagi hari berkisar antara 1,6-2 kilo lux. Temperatur sekitar fotobioreaktor pada

saat pagi hari dan siang hari berkisar antara 25-30 0C. Sistem aerasi bertujuan

untuk menjaga alga agar menyebar merata, dan mencegah penempelan alga pada

dinding sistem fotobioreaktor.

Pada percobaan ini digunakan tiga fotobioreaktor sebagai tempat alga

berkembang biak. Jenis alga yang digunakan pada penelitian ini adalah chlorella

sp. dengan kepadatan awal 22.000.000 sel/mL pada ketiga fotobioreaktor. Dari

hasil pengamatan yang dilakukan selama 21 hari menunjukkan peningkatan

jumlah sel pada ketiga fotobioreaktor. Pertumbuhan sel chlorella sp. pada ketiga

fotobioreaktor hingga hari ke-12 tidak ada perbedaan nyata. Jumlah kepadatan sel

chlorella sp. pada fotobioreaktor 1,2 dan 3 berturut-turut pada hari ke-12

mengalami peningkatan dari kepadatan awal menjadi 49.030.000 sel/mL,

44.020.000 sel/mL, 44.000.000 sel/mL. Pada hari ke-13 tampak penurunan jumlah

sel chlorella sp. pada fotobioreaktor ke-2 menjadi sebesar 25.540.000 sel/mL, hal

ini disebabkan terjadi kerusakan mesin baling-baling pemutar, sehingga proses

suplai CO2 tidak merata, selain itu sirkulasi media kultur yang penting sekali

40

untuk mempertahankan temperatur agar tetap homogen tidak berfungsi lagi,

sehingga menyebabkan kematian sebagian alga pada fotobioreaktor ke-2.

Gambar 9. Pertumbuhan sel Alga dengan kepadatan awal 22.000.000 sel/ml

Akan tetapi, setelah digunakan mesin pompa pada hari ke-16 pada

fotobioreaktor ke-2 terlihat adanya peningkatan jumlah sel chlorella sp. hingga

hari ke-21 (gambar 7). Namun demikian, dengan penggunaan mesin pompa air,

pertumbuhan alga sudah tidak memperlihatkan perubahan yang cukup berarti

(gambar 7), karena dalam sirkulasinya alga dalam media air harus melalui mesin

pompa. Fotobioreaktor dengan pengaduk sistem pedal (baling-baling)

menunjukkan hasil pertumbuhan sel chlorella sp. yang lebih baik daripada

fotobioreaktor dengan pengaduk sistem pompa.

Pada grafik (gambar 7) dapat dilihat bahwa pada fotobioreaktor 1 dan 3

dengan pengaduk sistem pedal (baling-baling) dari hari ke-16 dengan kepadatan

sel 57.750.000 sel/mL dan 52.520.000 sel/mL hingga hari ke 21 dengan kepadatan

sel 60.590.000 sel/mL dan 56.920.000 sel/mL mengalami peningkatan yang

cukup besar, dibandingkan dengan peningkatan jumlah sel pada fotobioreaktor 2

41

dari hari ke-16 dengan kepadatan sel 19.750.000 sel/mL hingga hari ke-21 dengan

kepadatan sel 34.070.000 sel/mL yang menggunakan pengaduk sistem pompa.

Konsentrasi CO2 yang dialirkan melalui gas holder mencapai 10 %,

namun demikian, dari hasil percobaan ini, chlorella sp. mampu beradaptsi dengan

kondisi lingkungan yang baru, dengan kemampuannya menangkap CO2, Hal ini

ditunjukkan dengan jumlah sel chlorella sp. yang terus meningkat dan warna hijau

chlorella sp. yang semain pekat. Serta kondisi pH dalam fotobioreaktor 1, 2 dan 3

sebesar 6,98; 7,21 dan 6,96 (lampiran 2), pH yang lebih rendah daripada saat

inokulasi sebesar 8.

4.2. Pengukuran Ketersediaan Nutrien (N, P, K) Pada Fotobioreaktor Alga

Untuk memperkaya kandungan nutrien yang sangat dibutuhkan dalam

pertumbuhan Alga perlu dilakukan pemupukan air media. Pupuk merupakan

bahan yang mengandung unsur-unsur hara yang dibutuhkan oleh jasad hidup,

terutama Alga.

Pada percobaan ini dilakukan pengukuran kadar nutrien (N, P, K) sebagai

parameter pendukung. Penambahan nutrien pada penelitian ini, dilakukan pada

saat pengkulturan di dalam fotobioreaktor dengan kadar 50 gram/kolam

(50 mg/liter) dan selanjutnya pengukuran dilakukan selama selang waktu

maksimal 7 hari.

42

Gambar 10. Kadar unsur hara Nitrogen-Nitrat pada sistem fotobioreaktor

Pada gambar 8 di atas (kadar unsur hara nitrat), dapat dilihat bahwa kadar

nitrogen-nitrat hari ke-1 pada sistem fotobioreaktor 1, 2, dan 3 berturut-turut

sebesar 0,865; 1,075; 0,965 (mg/L), dan kadar ini mengalami penurunan hingga

hari ke-5 pada kolam 1, 2, dan 3 berturut-turut menjadi sebesar 0,460; 0,750;

0,525 (mg/L), hal tersebut membuktikan adanya penyerapan kadar nitrogen-nitrat

oleh alga dalam sistem fotobioreaktor 1, 2 dan 3 dari hari ke-1 hingga hari ke-5.

Untuk mengetahui besarnya nilai penyerapan kadar nitrogen-nitrat oleh alga dari

hari ke-1 hingga hari ke-5 adalah dengan menghitung selisih kadar nitrogen-nitrat

pada hari tersebut, dan besarnya penyerapan kadar nitrogen-nitrat dari hari ke-1

hingga hari ke-5 berturut-turut sebesar 0,405; 0,325; 0,440 (mg/L). Besar dan

kecilnya penyerapan kadar nitrogen-nitrat pada ketiga fotobioreaktor sangat

berkaitan erat dengan jumlah populasi (densitas biomassa) alga dalam sistem

fotobioreaktor tersebut. Tingkat penyerapan kadar nitrogen-nitrat tertinggi hingga

hari ke-5 adalah pada fotobioreaktor 3 dengan kepadatan populasi alga sebesar

43

29.420.000 sel/mL, kemudian pada fotobioreaktor 1 dengan kepadatan populasi

alga sebesar 29.240.000 sel/mL dan tingkat penyerapan terendah pada

fotobioreaktor 2 dengan kepadatan sel sebesar 29.010.000 sel/mL.

Pemantauan terhadap kadar unsur hara nitrogen-nitrat selanjutnya

dilakukan dihari ke-11 pada fotobioreaktor 1, 2 dan 3. Pada grafik (gambar 8)

terlihat adanya penurunan kadar ketersediaan nitrogen-nitrat dari hari ke-5 hingga

hari ke-11, besarnya kadar nitrogen-nitrat dihari ke-11 pada fotobioreaktor 1, 2

dan 3 berturut-turut adalah 0,360; 0,410; 0,520 (mg/L). Hal ini pun membuktikan

bahwa telah terjadi penyerapan kadar nitrogen-nitrat oleh alga dalam ketiga

fotobioreaktor dengan besar penyerapan dari hari ke-5 hingga hari ke-11 adalah

0,100; 0,340; 0,005 (mg/L), dengan kepadatan sel berturut-turut sebesar

43.880.000 sel/mL, 43.940.000 sel/mL dan 43.710.000 sel/mL.

Pada grafik (gambar 8) dihari ke-16 kadar nitrogen-nitrat terlihat cukup

besar, jumlah ketersediaannya di dalam sistem fotobioreaktor 1,2, dan 3 berturut-

turut adalah 1,680; 0,935; 1,515 (mg/L), hal ini terjadi karena pada hari ke-11

setelah dilakukan pemantauan terhadap kadar ketersediaan nutrisi ketiga

fotobioreaktor, dilakukan penambahan nutrisi pada ketiga fotobioreaktor sebanyak

100 mg/L. Selanjutnya dilakukan pemantauan ketersediaan nutrisi (nitrogen-

nitrat) kembali dari hari ke-16 hingga hari ke-21. Dari hasil pengukuran diperoleh

kadar nitrogen nitrat dihari ke-21 pada fotobioreaktor 1, 2 dan 3 adalah 1,410;

1,160; 1,070 (mg/L).

Pada grafik (gambar 8) terlihat penurunan kadar ketersediaan nitrogen-

nitrat dari hari ke-16 hingga hari ke-21 pada fotobioreaktor 1, 2 dan 3 sebesar

44

0,270 mg/L, 0,03 mg/L dan 0,445 dengan kepadatan sel 60.590.000 sel/mL,

34.070.000 sel/mL dan 56.920.000 sel/mL.

Kandungan nitrat dibawah 10 mg/liter sudah cukup mendukung kehidupan

alga. Hal ini telah membuktikan betapa pentingnya unsur hara nitrogen-nitrat

sebagai pertumbuhan sel-sel alga.

Gambar 11. Kadar unsur hara Fosfor dalam Fosfat pada sistem fotobioreaktor

Pada gambar 9 di atas (kadar unsur hara Fosfor), dapat dilihat bahwa kadar

fosfor hari ke-1 pada sistem fotobioreaktor 1, 2, dan 3 berturut-turut sebesar

0,090; 0,070; 0,090 (mg/L), dan kadar ini mengalami penurunan hingga hari ke-5

pada kolam 1, 2, dan 3 berturut-turut menjadi sebesar 0,070; 0,065; 0,080 (mg/L),

hal tersebut membuktikan adanya penyerapan kadar fosfor oleh alga dalam sistem

fotobioreaktor 1, 2 dan 3 dari hari ke-1 hingga hari ke-5, sehingga besarnya

penyerapan kadar fosfor dari hari ke-1 hingga hari ke-5 berturut-turut sebesar

0,010; 0,005; 0,015 (mg/L). Tingkat penyerapan kadar fosfor tertinggi hingga hari

ke-5 adalah pada fotobioreaktor 3 dengan kepadatan populasi alga sebesar

45

29.420.000 sel/mL, kemudian pada fotobioreaktor 1 dengan kepadatan populasi

alga sebesar 29.240.000 sel/mL dan tingkat penyerapan terendah pada

fotobioreaktor 2 dengan kepadatan sel sebesar 29.010.000 sel/mL. Pada hari ke-11

kadar fosfor pada ketiga fotobioreaktor menjadi 0,04; 0,06 dan 0,07 (mg/L)

dengan kepadatan sel 43.880.000 sel/mL, 43.940.000 sel/mL dan 43.710.000

sel/mL.

Pada grafik (gambar 9) dihari ke-16 kadar fosfor terlihat cukup besar,

jumlah ketersediaannya di dalam sistem fotobioreaktor 1,2, dan 3 berturut-turut

adalah 0,110; 0,130; 0,120 (mg/L), hal ini terjadi karena pada hari ke-11 setelah

dilakukan pemantauan terhadap kadar ketersediaan nutrisi ketiga fotobioreaktor,

dilakukan penambahan nutrisi pada ketiga fotobioreaktor sebanyak 100 mg/L.

Pada grafik (gambar 9) terlihat penurunan kadar ketersediaan fosfor dari

hari ke-16 hingga hari ke-21 pada fotobioreaktor 1, 2 dan 3 sebesar 0,080 mg/L,

0,1 mg/L dan 0,1 dengan kepadatan sel 60.590.000 sel/mL, 34.070.000 sel/mL

dan 56.920.000 sel/mL.

Nilai fosfor dalam media kultur tidak melebihi nilai 0,100 mg/liter

(gambar 9). Kebutuhan fosfor tetap sangatlah pokok, dimana 90% fosfor yang

masuk dalam kolam alga melalui pemupukan akan berkurang setelah satu minggu

(Iis R, 2007).

46

Gambar 12. Kadar unsur hara Kalium pada sistem fotobioreaktor

Pada gambar 10 di atas (kadar unsur hara kalium), dapat dilihat bahwa

kadar kalium hari ke-1 pada sistem fotobioreaktor 1, 2, dan 3 berturut-turut

sebesar 3,750; 3,960; 3,860 (mg/liter). Nilai ini berkurang hingga hari ke-5 pada

kolam 1, 2, dan 3 berturut-turut menjadi sebesar 3,602; 3,266; 3,508 (mg/liter)

dengan kepadatan sel 29.240.000 sel/mL, 29.010.000 sel/mL, 29.420.000 sel/mL.

Pada hari ke-11 kadar kalium pada ketiga fotobioreaktor menjadi 3,525; 3,004 dan

2,939 (mg/L) dengan kepadatan sel 43.880.000 sel/mL, 43.940.000 sel/mL dan

43.710.000 sel/mL.

Pada grafik (gambar 10) dihari ke-16 kadar kalium terlihat cukup besar,

jumlah ketersediaannya di dalam sistem fotobioreaktor 1,2, dan 3 berturut-turut

adalah 3,857; 5,385; 4,570 (mg/L), hal ini terjadi karena pada hari ke-11 setelah

dilakukan pemantauan terhadap kadar ketersediaan nutrisi ketiga fotobioreaktor,

dilakukan penambahan nutrisi pada ketiga fotobioreaktor sebanyak 100 mg/L.

47

Pada grafik (gambar 10) terlihat penurunan kadar ketersediaan kalium dari

hari ke-16 hingga hari ke-21 pada fotobioreaktor 1, 2 dan 3 menjadi sebesar 3,624

mg/L, 4,195 mg/L dan 3,178 mg/L dengan kepadatan sel 60.590.000 sel/mL,

34.070.000 sel/mL dan 56.920.000 sel/mL.

Alga hanya membutuhkan unsur hara kalium dalam jumlah yang sangat

kecil, tampak pada grafik (gambar 10) bahwa kadar kalium masih di atas kadar

nitrat dan fosfor. Dengan adanya penambahan nutrisi sebesar 100 mg/liter,

hingga hari ke-21 ketersediaan unsur hara kalium pada ke tiga sistem

fotobioreaktor tidak berkurang melainkan bertambah sebesar 3,857; 5,385; 4,570.

Hal ini terjadi karena adanya penumpukan unsur hara kalium pada ke tiga sistem

fotobioreaktor. Unsur kalium dibutuhkan dalam pembentukan protein dan

karbohidrat serta resistensi terhadap penyakit.

4.3. Pengukuran Gas CO2 yang Keluar dan O2 yang dihasilkan pada

Sistem Fotobioreaktor

Salah satu tujuan dari percobaan ini adalah mengetahui kemampuan alga

pada sistem fotobioreaktor dalam menyerap gas CO2 yang diberikan, melalui

proses fotosintesis. Konsentrasi gas CO2 dan O2 yang keluar dari rangkaian sistem

fotobioreaktor diukur sebanyak 2 kali sehari, yaitu pada pukul 09.00 dan pukul

15.00 WIB. Pengukuran pada pukul 09.00 WIB dilakukan untuk mengetahui

perubahan konsentrasi CO2 selama 24 jam hingga pukul 09.00 WIB pada hari

berikutnya dan pengukuran pada pukul 15.00 WIB dilakukan untuk mengetahui

perubahan konsentrasi O2 saat pagi hari pada pukul 09.00 WIB dan saat sore hari

pada pukul 15.00 WIB dihari yang sama, yang menandakan telah terjadi proses

fotosintesis dalam sistem fotobioreaktor. Dari data lampiran 2 dan grafik di

48

bawah ini, terlihat perubahan nilai konsentrasi O2 pada pagi hari dan konsentrasi

O2 pada sore hari.

Gambar 13. Jumlah CO2 yang keluar dan O2 pada sistem fotobioreaktor 1

Gambar 14. Jumlah CO2 yang keluar dan O2 pada sistem fotobioreaktor 2

49

Gambar 15. Jumlah CO2 yang keluar dan O2 pada sistem fotobioreaktor 3

Pada gambar di atas (11, 12, 13), terlihat bahwa terdapat perubahan nilai

O2 saat pagi hari dan sore hari. Contohnya pada hari ke-6 nilai konsentrasi O2

yang keluar dari sistem fotobioreaktor alga 1 saat pagi hari sebesar 20,900% dan

saat sore hari sebesar 23,800%, berarti telah terjadi kenaikan sebesar 2,900%.

Adanya perubahan konsentrasi O2 saat pagi hari dan sore hari, dimana nilai

konsentrasi O2 saat pagi hari akan cenderung lebih kecil dibandingkan nilai

konsentrasi O2 saat sore hari, membuktikan bahwa telah terjadi proses fotosintesis

pada sore hari dengan bantuan sinar matahari. Perubahan yang cukup besar ini

pun membuktikan, bahwa intensitas cahaya matahari saat sore hari yang

dibutuhkan oleh alga dalam melakukan fotosintesis sangat baik. Contoh lainnya,

dimana perbedaan nilai konsentrasi O2 saat pagi hari dan sore hari tidak terlalu

terlihat adalah pada sistem fotobioreaktor 3 di hari ke-21. Nilai O2 saat pagi hari

sebesar 20,900 % dan saat sore hari sebesar 21,000 %, sehingga selisih kenaikan

konsentrasi O2 saat pagi hari dan sore hari sebesar 0,100%. Hal ini pun terjadi

pada sitem fotobioreaktor 1 dan 2 di hari ke-21, dimana selisih konsentrasi O2 saat

50

pagi hari dan sore hari tidak terlalu signifikan. Besarnya selisih konsentrasi O2

pada fotobioreaktor 1 dan 2 berturut-turut sebesar 0,900% dan 0,200%. Besar dan

kecilnya perbedaan nilai konsentrasi O2 saat pagi hari dan sore hari sangat

bergantung pada intensitas cahaya matahari pada hari tersebut.

Lain halnya dengan nilai konsentrasi CO2, pada gambar (11, 12, 13) nilai

konsentrasi CO2 yang keluar saat pagi hari berbanding terbalik dengan nilai O2

yang keluar saat pagi hari. Begitu juga nilai konsentrasi CO2 dan O2 pada sore

hari. Nilai konsentrasi CO2 yang keluar saat pagi hari akan lebih besar

dibandingkan dengan nilai konsentrasi CO2 yang keluar saat sore hari. Contohnya

pada hari ke-4, sistem fotobioreaktor 1, nilai konsentrasi CO2 yang keluar saat

pagi hari sebesar 1,950% dan saat sore hari sebesar 0,850%, telah terjadi

penurunan sebesar 1,100%. Hal ini membuktikan bahwa telah terjadi proses

penambatan CO2 melalui proses fotosintesis. Pada saat terjadi proses penambatan

CO2 di sore hari, maka akan sedikit CO2 yang keluar dari sistem fotobioreaktor

dan dihasilkan O2 sebagai hasil samping dari pembentukan glukosa melalui proses

fotosintesis. Hal ini pula yang membuktikan nilai CO2 yang keluar saat sore hari

akan berbanding terbalik dengan nilai O2 yang keluar saat sore hari.

4.4. Efisiensi Penyerapan CO2 oleh Alga dalam Sistem Fotobioreaktor

Proses penambatan CO2 lebih banyak terjadi pada siang hari atau sore hari,

pada saat cahaya matahari berkisar antara 2-3 kilo lux, dimana proses penambatan

CO2 melalui proses fotosintesis akan mudah berlangsung. Sebagaimana terlihat

pada grafik di bawah (gambar 14, 15, 16) bahwa terdapat perbedaan nilai CO2

yang keluar pada saat pagi hari dan sore hari. Nilai CO2 pada pagi hari terlihat

51

lebih besar dibandingkan nilai CO2 pada saat sore hari, hal ini karena pada saat

pagi hari intensitas cahaya yang dibutuhkan dalam proses penambatan karbon

kurang dari 2-3 kilo lux (Elisabeth.S, 1999), sehingga nilai CO2 yang keluar pun

akan besar. Pada proses penambatan CO2 terdapat beberapa kendala yang

menyebabkan proses penambatan itu berjalan lambat. Diataranya adalah cahaya

matahari yang kurang saat cuaca mendung atau hujan. Hal ini menjadi kendala

paling penting dalam penelitian yang berorientasi pada pembuangan polutan CO2

pabrik.

Gambar 16. Jumlah CO2 yang masuk dan efisiensi penyerapan pada sistem

fotobioreaktor 1

Gambar 17. Jumlah CO2 yang masuk dan efisiensi penyerapan pada sistem

fotobioreaktor 2

52

Gambar 18. Jumlah CO2 yang masuk dan efisiensi penyerapan pada sistem

fotobioreaktor 2

Pada gambar (14, 15, 16) di atas terlihat efisiensi alga dalam sistem

fotobioreaktor menyerap atau menambat CO2 yang masuk. Contoh pada sistem

fotobioreaktor 1 di atas, jumlah CO2 yang masuk di hari ke-10 adalah 7,970 %,

dan berkurang menjadi 3,525% (rata-rata keluaran pagi dan sore) (lihat gambar

11). Hal ini membuktikan bahwa telah terjadi penambatan CO2 oleh alga dalam

sistem fotobioreaktor 1 saat pagi hari, dan besarnya kemapuan penyerapan alga

saat pagi hari dapat dihitung dengan mengurangi jumlah CO2 yang masuk dengan

jumlah CO2 yang keluar dan membaginya dengan jumlah CO2 yang masuk,

kemudian dikalikan dengan 100%, sehingga diperoleh nilai efisinsi penyerapan

alga dalam sistem fotobioreaktor dalam menambat CO2 atau dapat digunakan

persamaan berikut ini :

…… (2)

%100 penyerapan efisinsi2

22 XmasukCOJumlah

keluarCOJumlahmasukCOJumlah

53

Dari persamaan di atas maka dapat diperoleh nilai efisiensi penyerapan alga saat

pagi hari dan sore hari pada hari ke-10 sebesar 55,700%. Dengan menggunakan

persamaan di atas, terlihat efisiensi kemampuan penyerapan alga dalam sistem

fotobioreaktor dapat mencapai nilai 90% per hari. Tinggi rendahnya nilai

efisiensi penyerapan alga dalam sistem fotobioreaktor sangat dipengaruhi oleh

beberapa faktor, diantaranya faktor luar yang sangat mempengaruhi kemampuan

penyerapan CO2 oleh alga adalah cahaya matahari dan faktor dalamnya adalah

perkembangan (usia) alga itu sendiri. Dengan cahaya matahari maka proses

penyerapan CO2 oleh alga dalam sistem fotobioreaktor melalui proses fotosintesis

akan berjalan dengan baik, sedangkan dengan faktor usia alga, pada fase

pertumbuhan alga akan lebih banyak membutuhkan CO2, sehingga proses

penyerapan akan berlangsung dengan baik. Contohnya adalah nilai efisiensi

penyerapan CO2 tertinggi oleh alga pada sistem fotobioreaktor 1 dihari ke-1, yaitu

sebesar 81,700% dan nilai terendah yang diperoleh adalah pada hari ke-11 sebesar

49,029%.

4.5. Hubungan Kepadatan Sel dengan Jumlah CO2 yang Tertambat

Pada penelitian ini memiliki hipotesis awal yang berkaitan dengan

hubungan kepadatan sel dengan jumlah CO2 yang tertambat. Semakin banyak

jumlah sel pada sistem fotobioreaktor, maka akan semakin banyak pula jumlah

CO2 yang tertambat di dalam sistem fotobioreaktor tersebut. Di bawah ini grafik

hubungan antara kepadatan sel dengan jumlah CO2 yang tertambat:

Dari grafik bawah (gambar 17) terlihat bahwa jumlah CO2 yang tertambat

dalam fotobioreaktor setara dengan peningkatan jumlah densitas biomassa alga.

54

Gambar 19. Korelasi antara konsentrasi CO2 yang tertambat dengan pertambahan

densitas biomassa alga

Dalam percobaan ini digunakan persamaan gas ideal (Sukardjo, 1997):

P.V = n.R.T ...........................................................................(3)

keterangan : P : Tekanan gas standar (1 atm)

V : Volum gas (liter)

n : Jumlah mol gas (mol)

R : Tetapan gas umum (liter. atm/K.mol)

T : Suhu dalam keadaan standar (25 0C = 298 K)

Perhitungan jumlah CO2 yang tertambat dalam fotobioreaktor adalah

berdasarkan pengukuran selama selang pukul 09.00 WIB dan pukul 15.00 WIB

yang mewakili pengukuran dalam satu hari, yang dirata-ratakan. Sehingga, bila

konsentrasi CO2 yang masuk adalah x1 dan konsentrasi CO2 yang keluar sebagai

y1, maka jumlah CO2 yang tertambat dalam fotobioreaktor dirumuskan sebagai x1–

y1. oleh karena itu, diperoleh persamaan :

55

(x1–y1) + (x2–y2) + (x3–y3) ...+ (xn–yn) ...........................(4)

untuk menentukan jumlah CO2 yang tertambat dalam percobaan ini. Dengan

menggunakan persamaan (3), maka dapat diperoleh jumlah CO2 yang ditambat

oleh alga dalam fotobioreaktor dengan satuan gram/hari (tabel 3). Dari hasil

perhitungan tersebut, terlihat bahwa jumlah CO2 yang ditambat oleh alga dalam

sistem fotobioreaktor menunjukkan peningkatan (Tabel 2).

Tabel 2. Jumlah CO2 yang tertambat dari ke-3 kolam dalam satuan gram/hari dan

rata-rata jumlah kepadatan dari ke-3 kolam sel/ml

NO CO2 yang tertambat (gram/hari) Kepadatan Sel

(sel/mL x 105)

Kolam 1 Kolam 2 Kolam 3 Kolam 1 Kolam 2 Kolam 3

1 123,054 123,792 123,936 228,000 227,800 228,100

2 233,387 233,387 235,727 256,600 258,100 260,000

3 346,744 346,744 350,558 262,200 260,000 265,000

4 482,195 482,195 487,126 276,300 276,100 277,200

5 648,991 648,991 645,410 292,400 290,100 294,200

6 814,275 814,275 814,383 323,200 323,000 324,100

7 971,157 972,974 979,182 348,000 348,200 348,300

8 1120,841 1125,718 1136,082 380,000 379,600 380,800

9 1267,251 1275,654 1291,721 413,200 412,900 412,700

10 1388,614 1399,608 1429,548 435,100 428,200 420,200

11 1513,756 1530,975 1567,753 438,800 439,400 437,100

12 1637,998 1651,978 1700,362 490,300 440,200 440,000

13 1757,130 1776,094 1830,254 522,500 255,400 445,600

14 1879,267 1902,946 1964,302 546,100 287,500 481,100

15 2005,146 2030,876 2103,820 565,200 302,500 505,100

16 2122,281 2161,020 2234,378 577,500 197,500 525,200

17 2227,000 2271,263 2348,490 581,300 248,200 531,100

18 2343,056 2390,197 2477,860 589,800 257,900 539,900

19 2456,034 2506,792 2608,813 596,100 280,900 545,500

20 2530,723 2588,211 2705,616 601,100 300,900 552,400

21 2620,940 2689,170 2820,231 605,900 340,700 569,200

56

Secara umum percobaan dari fotobioreaktor ini telah menunjukkan, semakin

banyak jumlah sel yang terdapat dalam sistem fotobioreaktor, maka semakin besar

pula jumlah CO2 yang tertambat pada sistem fotobioreaktor tersebut.

4.6. Analisis Statistik

Pada percobaan ini analisis statistik yang digunakan adalah koefisien

korelasi yang dinyatakan dengan (r). Tujuan dari analisis ini adalah mengetahui

hubungan antara jumlah CO2 yang tertambat dalam sistem fotobioreaktor dengan

jumlah kepadatan sel/ml, sebagaimana hipotesis dari penelitian ini yang

menyebutkan bahwa jumlah CO2 yang tertambat setara dengan kenaikan jumlah

densitas biomassa Alga pada sistem fotobioreaktor.

Dari hasil perhitungan dengan metode koefisien korelasi dihasilkan nilai r

adalah 0,991 atau mendekati nilai +1. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa

korelasi itu sempurna atau terdapat hubungan antara konsentrasi CO2 yang

tertambat dengan peningkatan jumlah densitas biomassa alga dalam

fotobioreaktor.

Untuk menguji keberartian nilai r, apakah koefisisen yang diperoleh dari

terok ini mencerminkan suatu korelasi sesungguhnya dalam populasi, dengan kata

lain, apakah koefisien terok sebesar 0,991 itu suatu simpangan kebetulan dari ρ

(populasi) yang sesungguhnya sebesar nol, maka untuk menguji hipotesis

H0 : ρ = 0, digunakan rumus :

)2/()1(

0

2

nr

rt …………………………… (5)

57

Dari hasil perhitungan dengan menggunakan persamaan di atas diperoleh

nilai t sebesar 2,97. Dalam tabel (lampiran 3), pada (n-2) = 19 derajat kebebasan,

ternyata r berarti secara statistika dan melampaui aras 0,050 (yaitu 2,093) pada uji

dua arah, sebagaimana terlihat pada lampiran 3 nilai gawat t. Karena nilai t

melampaui nilai gawat pada aras 0,050, hipotesis nol (H0 : = 0) ditolak. Jadi

benar-benar terdapat korelasi antara jumlah karbon dioksida yang tertambat

dengan perubahan densitas biomassa chlorella sp., yakni semakin banyak CO2

yang diumpan ke dalam system fotobioreaktor, maka jumlah densitas biomassa

chlorella sp. Akan meningkat. Dengan demikian secara umum percobaan dari

fotobioreaktor ini telah memberikan hasil yang positif.

58

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

1. Peningkatan kepadatan populasi alga pada fotobioreaktor 1, 2 dan 3 dengan

pengaduk sistem pedal pada hari ke-1 hingga hari ke-12 masing-masing

sebesar 115,04 %, 93,23 %, 92,89 %. Sedangkan Peningkatan alga pada hari

ke-16 hingga hari ke-21 pada fotobioreaktor 1 dan 3 sebesar 4,91 % dan

8,37 %.

2. Selisih konsentrasi CO2 saat pagi hari dan sore hari pada fotobioreaktor 1, 2

dan 3 masing-masing berkisar antara 0,15 % - 2,40 %; 0,05 % - 2,30 %;

0,51 % - 2,74 %. Sedangkan selisih konsentrasi O2 saat pagi hari dan saat

sore hari pada fotobioreaktor 1, 2 dan 3 berkisar antara 0,20 % - 2,90 %;

0,10 % - 2,50 %; 0,10 % - 2,70 %.

3. Nilai efisiensi penyerapan maksimum oleh sel alga adalah 81,70%, dan nilai

efisiensi penyerapan CO2 oleh alga sebesar 49,02 %.

4. Hipotesis nol (H0 : = 0) ditolak, dengan nilai r sebesar 0,99 dan nilai

keberartian dari r (t) sebesar 2,97, yang berarti terdapat korelasi antara jumlah

karbon dioksida yang tertambat dengan perubahan densitas biomassa

chlorella sp.

59

5.2. Saran

Perlu dilakukan pengembangan terhadap metode penelitian ini, sehingga

memberikan hasil yang lebih baik, seperti dengan melakukan pengukuran kadar

CO2 yang terlarut dalam media air ultrafiltrasi dan pengukuran berat kering

biomassa alga.

60

DAFTAR PUSTAKA

Achmad, R., 2004, Kimia Lingkungan, ANDI Yogyakarta : Jakarta.

Anonim, 2006, Lebih Jauh Tentang Karbon Dioksida,

http://jejaringkimia.blogspot.com diakses 19 Februari 2011

Anonim, 2010, Alga, Biologi online:Blog Pendidikan Biologi

diakses 14 Desember 2010

Anonim, 2008, Pengembangan Alga, Fishblogs:Blog Budidaya Perikanan

diakses 14 Desember 2010

Cleon dan Frank, 1995, Fisiologi Tumbuhan jilid 2, ITB Bandung : Bandung.

Fadmawaty, A., 1999, Analisis Total Sianida dan Nitrit dalam Limbah Cair,

SMAKBO : Bogor.

Hermanto, S., 2007, Diktat Perkuliahan Biokimia II, Program Studi Kimia Sains

dan Teknologi UIN : Jakarta.

Ikuo, Y. dan Shiratani E., 2003, Nutrient Balance In Paddy Field With

A Recycling Irrigation System, J.Jpn.Waste Pollu 14-34.

IP.06 BTL-BPPT, 2003. Penentuan Kadar Nitrogen dalam Nitrat (NO3-N).

Khopkar S.M., 1990, Konsep Dasar Kimia Analitik, UI-PRESS : Jakarta.

Knauss dan Porter, 1964, The absorption of inorganic ions by chlorella

pyrenoidosa 1,2. Radiological Sciences Department : J.Washington

Mulia, R. M., 2005, Kesehatan Lingkungan, Graha Ilmu UIEU-University Press :

Yogyakarta.

Murdiyarso, D., 2003, Sepuluh Tahun Perjalanan Negosiasi ”Konvensi

Perubahan Iklim”, KOMPAS : Jakarta.

Pelczar, M.J., 2005, Dasar-dasar Mikrobiologi, UI-Press : Jakarta.

Pitriana, P. dan Rahmatia, D., 2008, Bioekspo ”Menjelajah Alam dengan

Biologi”. Jatra Graphics : Solo.

61

Purwoko, T., 2007. Fisiologi Mikroba, Bumi Aksara : Jakarta.

Robert dan Kenneth, 2005, Carbon Squestration. PEW Centre Global Climate

Change : J.U.S

Razak, A., 2007, Kajian Yuridis Carbon Trade dalam Penyelesaian Efek Rumah

Kaca, Makalah Etika dan Kebijakan Perundangan Lingkungan, UGM.

Rostini, I., 2007, Kultur Fitoplankton (Chlorella sp. dan Tetraselmis chuii) Pada

Skala Laboratorium. J. Universitas Padjadjaran Fakultas Perikanan Dan

Ilmu Kelautan Jatinangor.

Schelfler, W.C., 1997, Statistika Untuk Biologi, Farmasi, Kedokteran, dan Ilmu

yang bertautan, ITB Bandung : Bandung.

Setiawan, A., 2008. Teknologi Penyerapan Karbon dioksida dengan Kultur

Fitoplankton pada Fotobioreaktor, J. Pusat Teknologi Lingkungan-BPPT:

Jakarta.

SNI 06-6989.31-2005, Penentuan Kadar P-Fosfat

SNI 6989.69:2009, Penentuan Kadar Kalium.

Sukardjo, 1997, Kimia Fisika, PT.Rineka Cipta : Jakarta.

Sidabutar, E., Pengaruh Jenis Medium Pertumbuhan Mikroalga Chlorella sp.

Terhadap Aktivitas Senyawa Pemacu Pertumbuhan Yang Dihasilkan,

Skripsi Program studi teknologi wasil perikanan fakultas perikanan dan

ilmu kelautan Institut pertanian bogor, 1999, hal. 50-52.

Sumar, H., dkk, 1994, Kimia Analitik Instrumen, IKIP Semarang Press:

Semarang.

Yani dan Yosar, 2009, Pemanfaatan Algae Chlorella sp. Dan Eceng Gondok

Untuk Menurunkan Tembaga (Cu) Pada Industri Pelapisan Logam,

J. Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro :

Semarang.

Zame, K.K., Carbon Capture Using The Microalgae Chlorella Vulgaris In a

Packed Bubble Column Photobioreactor, Thesis.Youngstown State

Uneversity, 2010, hal. 25-26.

62

Lampiran 1. Diagram alir penelitian

Studi literatur dan desain

Analisis parameter

Desain peralatan penelitian

Dimensi reaktor

Dimensi gas holder

Sistem inlet dan outlet

Pengumpulan alat dan bahan

Alat

Alat pengambilan sampel

Alat pengukuran dan pengujian sample

Alat tambahan Bahan

Tanaman yang digunakan

Air yang digunakan

Media pupuk yang digunakan

Bahan yang digunakan untuk pengujian sampel Pembuatan reaktor

Pembuatan gas holder

Pengambilan sampel

Pengujian sampel

Pengolahan data dan analisis data

Penyusunan laporan

63

Lampiran 2. Data hasil pengukuran konsentrasi CO2 dan O2 saat pagi hari dan sore

hari pada Fotobioreaktor

No

Hari/

Tgl

Waktu

Konsetrasi

CO2 masuk

(%)

K1 K2 K3 pH

CO2 O2 CO2 O2 CO2 O2 K1 K1 K3

1 Minggu

(15/11/09)

09.00

5.76

1,35 21,8 0,92 21,0 0,60 21,1

15.00 0,76 22,9 0,58 23,4 0,09 22,9

2 Senin

(16/11/09)

09.00

5.23

1,41 21,3 1,04 21,1 0,83 21,4

15.00 0,81 22,1 0,60 22,3 0,12 22,4

3 Selasa

(1711/09)

09.00

5.50

2,10 20,9 1,45 20,9 1,63 20,9 6,98 7,21 6,96

15.00 0,97 22,2 1,15 21,3 0,58 21,6

4 Rabu

(18/11/09)

09.00

6.60

1,95 20,9 2,20 20,9 1,74 20,8

15.00 0,85 23,1 1,10 21,0 0,64 21,0

5 Kamis

(19/11/09)

09.00

8.00

1,17 20,9 3,35 20,9 3,25 20,9

15.00 0,65 22,9 1,73 23,0 1,15 22,7

6 Jumat

(20/11/09)

09.00

8.40

2,45 20,9 2,45 20,9 2,05 21,0 6,97 6,51 636

15.00 1,43 23,8 1,64 23,4 0,93 23,7

7 Sabtu

(21/11/09)

09.00

8.20

2,75 20,9 2,40 20,9 1,97 20,9

15.00 1,32 22,4 1,30 22,4 0,51 22,1

8 Minggu

(22/11/09)

09.00

8.07

2,80 20,9 2,15 20,9 2,20 20,9

15.00 1,49 23,1 1,60 23,1 0,80 23,1

9 Senin

(23/11/09)

09.00

8.36

3,25 20,9 2,75 20,9 2,60 20,9

15.00 1,99 22,6 1,93 22,2 1,18 22,3

10 Selasa

(24/11/09)

09.00

7.97

3,60 20,9 3,35 20,9 260 20,9

15.00 3,45 21,3 3,30 21,0 2,08 21,4

64

No

Hari/

Tgl

Waktu

Konsetrasi

CO2 masuk

(%)

K1 K2 K3 pH

CO2 O2 CO2 O2 CO2 O2 K1 K1 K3

11 Rabu

(25/11/09)

09.00

9.27

5,10 19,4 4,60 20,0 4,20 19,7

15.00 4,35 20,9 4,00 20,9 3,40 20,9

12 Kamis

(26/11/09)

09.00

9.00

5,00 20,9 5,00 20,9 4,55 20,9 6,03 6,45 6,18

15.00 3,20 22,5 3,50 22,4 2,45 22,8

13 Jumat

(27/11/09)

09.00

8.93

4,65 20,9 4,30 20,9 4,00 20,9

15.00 3,40 21,9 3,15 22,3 2,65 21,6

14 Sabtu

(28/11/09)

09.00

8.93

4,60 20,8 4,10 20,9 3,90 20,9

15.00 2,65 22,2 2,60 22,3 1,91 22,3

15 Minggu

(29/11/09)

09.00

8.70

4,00 20,9 3,80 20,9 3,25 20,9

15.00 2,00 22,5 1,93 21,4 1,24 22,5

16 Senin

(3011/09)

09.00

8.70

4,00 20,9 3,35 20,9 3,35 20,9

15.00 2,45 22,1 1,85 21,4 1,65 22,2

17 Selasa

(01/12/09)

09.00

9.26

4,70 19,7 4,15 20,4 4,25 20,1

15.00 3,50 21,0 3,45 20,9 2,80 21,6

18 Rabu

(02/12/09)

09.00

9.70

5,00 19,3 4,80 19,4 4,50 19,9

15.00 2,60 20,9 2,50 20,9 1,76 20,9

19 Kamis

(03/12/09)

09.00

9.33

4,50 19,6 4,30 19,6 3,65 20,2

15.00 2,40 21,1 2,20 21,0 1,57 21,2

20 Jumat

(04/12/09)

09.00

7.96

4,00 20,7 3,65 20,8 3,15 20,9

15.00 3,40 20,9 3,10 20,9 2,25 21,1

21 Sabtu

(05/12/09)

09.00

8.76

4,12 20,9 3,35 20,7 3,00 20,9

15.00 3,15 21,8 3,00 20,9 2,15 21,0

65

Lampiran 3. Rata-rata jumlah CO2 ke-3 kolam yang tertambat dalam satuan gram/hari

dan jumlah kepadatan rata-rata ke-3 kolam sel/ml

NO

Jumlah CO2 yang Tertambat

Rata-rata

(Y)

(Gram/hari)

Kepadatan Sel

(X)

(x 105)

Fotobioreaktor 1

(Gram/hari)

Fotobioreaktor

2

(Gram/hari)

Fotobioreaktor

3

(Gram/hari)

1 123,0545 123,7922 123,9362 123,5943 227,90

2 233,3879 233,3879 235,7270 234,1676 258,23

3 346,7442 346,7442 350,5587 348,0157 262,40

4 482,1959 482,1959 487,1260 483,8393 276,53

5 648,9915 648,9915 645,4109 647,7980 292,23

6 814,2757 814,2757 814,3837 814,3297 323,43

7 971,1571 972,9744 979,1820 974,4378 348,16

8 1120,8410 1125,7180 1136,0820 1127,5470 380,13

9 1267,2510 1275,6540 1291,7210 1278,2087 412,93

10 1388,6140 1399,6080 1429,5480 1405,9233 427,83

11 1513,7560 1530,9750 1567,7530 1537,4947 432,86

12 1637,9980 1651,9780 1700,3620 1663,4460 456,83

13 1757,1300 1776,0940 1830,2540 1787,8260 484,05

14 1879,2670 1902,9460 1964,3020 1915,5050 513,60

15 2005,1460 2030,8760 2103,8200 2046,6140 529,60

16 2122,2810 2161,0200 2234,3780 2172,5597 551,35

17 2227,0000 2271,2630 2348,4900 2282,2510 556,20

18 1343,0560 2390,1970 2477,8600 2070,3710 564,85

19 2456,0340 2506,7920 2608,8130 2523,8797 570,80

20 2530,7230 2588,2110 2705,6160 2608,1833 576,75

21 2620,9400 2689,1700 2820,2310 2710,1137 587,55

XYXY

66

Lampiran 4. Analisis statistika dengan Excel hubungan antara jumlah CO2 yang

tertambat dengan kepadatan sel

Sx= 9)297387,474(121

1

keterangan : Sx = Simpang

baku dari X

= 121,9400 Sy = Simpang baku dari Y

Sy= 860)13212240,7(121

1

X =

kepadatan sel

X

(x 105) Y

X-Xrata-rata Y-Yrata-rata (X-Xrata-rata)2 (Y-Yrata-rata)2

227,90 123,5943 -202,3005 -1340,9821 40925,4827 1798233,1160

258,23 234,1676 -171,9705 -1230,4088 29573,8447 1513905,9284

262,40 348,0157 -167,8005 -1116,5607 28156,9998 1246707,8996

276,53 483,8393 -153,6705 -980,7372 23614,6153 961845,4150

292,23 647,7980 -137,9705 -816,7785 19035,8523 667127,0844

323,43 814,3297 -106,7705 -650,2467 11399,9346 422820,8307

348,16 974,4378 -82,0405 -490,1386 6730,6397 240235,8597

380,13 1127,5470 -50,0705 -337,0294 2507,0526 113588,8475

412,93 1278,2087 -17,2705 -186,3678 298,2693 34732,9492

427,83 1405,9233 -2,3705 -58,6531 5,6192 3440,1876

432,86 1537,4947 2,6595 72,9182 7,0731 5317,0669

456,83 1663,4460 26,6295 198,8696 709,1315 39549,0995

484,05 1787,8260 53,8495 323,2496 2899,7712 104490,2741

513,60 1915,5050 83,3995 450,9286 6955,4806 203336,5608

529,60 2046,6140 99,3995 582,0376 9880,2653 338767,7142

551,35 2172,5597 121,1495 707,9832 14677,2071 501240,2407

556,20 2282,2510 125,9995 817,6746 15875,8800 668591,6762

564,85 2070,3710 134,6495 605,7946 18130,4943 366987,0416

570,80 2523,8797 140,5995 1059,3032 19768,2261 1122123,3132

576,75 2608,1833 146,5495 1143,6069 21476,7629 1307836,7127

587,55 2710,1137 157,3495 1245,5372 24758,8726 1551362,9680

430,2005 1464,5764

9034,21 30756,11 297387,4749 13212240,7860

67

= 812,7804 Y = Jumlah rata-rata CO2 yang

tertambat pada ketiga

fotobioreaktor

NO Zx Zy

1 -1,659015968 -1,649870106

2 -1,41028717 -1,513826846

3 -1,376090036 -1,373754454

4 -1,260213415 -1,206644666

5 -1,131461613 -1,004918969

6 -0,875598161 -0,800027555

7 -0,672793572 -0,603039382

8 -0,410615541 -0,41466235

9 -0,141630886 -0,229296586

10 -0,019439687 -0,072163539

11 0,021810094 0,089714537

12 0,218382112 0,244678076

13 0,441606572 0,397708334

14 0,683938784 0,554797499

15 0,815150811 0,716106746

16 0,99351716 0,871063313

17 1,033290806 1,00602145

18 1,104227308 0,745336042

19 1,15302178 1,303307969

20 1,201816252 1,407030527

21 1,29038437 1,53243996

Pada program microsoft Excel, dengan memasukkan dua variabel Zx dan Zy yang

diperoleh dengan menggunakan persamaan Zx = xS

XX dan Zy =

yS

YY sebagai

variabel 1 dan variabel 2, maka diperoleh nilai koefisien korelasi (r) sebesar 0,991.

Uji keberartian statistik dari r :

)2/()1(

0

2

nr

rt

= 2,97

68

Nilai Gawat t (Sumber : William C.1997)

Aras Keberartian untuk Uji Dua Arah

d.k. 0.20 0.10 0.05 0.02 0.01 0.001

1 3.078 6.314 12.706 31.821 63.657 636.619

2 1.886 2.920 4.303 6.965 9.925 31.598

3 1.638 2.353 3.182 4.541 5.841 12.941

4 1.533 2.132 2.776 3.747 4.604 8.610

5 1.476 2.015 2.571 3.365 4.032 6.859

6 1.440 1.943 2.447 3.143 3.707 5.959

7 1.415 1.895 2.365 2.998 3.499 5.405

8 1.397 1.860 2.306 2.896 3.355 5.041

9 1.383 1.833 2.262 2.821 3.250 4.781

10 1.372 1.812 2.228 2.764 3.169 4.587

11 1.363 1.796 2.201 2.718 3.106 4.437

12 1.356 1.782 2.179 2.681 3.055 4.318

13 1.350 1.771 2.160 2.650 3.012 4.221

14 1.345 1.761 2.145 2.624 2.977 4.140

15 1.341 1.753 2.131 2.602 2.947 4.073

16 1.337 1.746 2.120 2.583 2.921 4.015

17 1.333 1.740 2.110 2.567 2.898 3.965

18 1.330 1.734 2.101 2.552 2.878 3.922

19 1.328 1.729 2.093 2.539 2.861 3.883

20 1.325 1.725 2.086 2.528 2.845 3.850

Contoh perhitungan (konversi % ke dalam gram):

1. Load = debit aerator x konsentrasi CO2

Keterangan :

Load : jumlah konsentrasi CO2 yang masuk per hari (liter/hari)

Debit aerator : laju alir per satuan waktu (2.5 liter/menit)

Load = 2.5 liter/menit x (24 x 20 menit)/hari x 5,76 %

= 69.12 liter CO2/hari

69

Untuk mendapatkan jumlah CO2 yang masuk ke dalam fotobioreaktor per hari dalam

satuan gram digunakan persamaan :

p.V = n.R.T

pada kondisi tekanan dan suhu yang sama maka diperoleh :

n = p.V/RT

= 1 atm x (69.12liter/hari)/(0.08214 liter atm/K.mol) x 298 K

= 2.83 mol/hari

Maka dari persamaan di atas dapat diperoleh :

gram = 2.83 x 44(Mr CO2)

= 124.52 gram/hari

2. Gas Keluar (CO2)

% gas keluar x Volum total (CO2 yang masuk + CO2 yang tertambat)

Hari pertama CO2 masuk = 69.12 Liter dan CO2 keluar = 0.96%

Maka : 0.96% x 69.12 Liter = 0.66 Liter

n = p.V/RT

= 1 atm x (0.66 Liter /hari)/( 0.08214 liter atm/K.mol) x 298 K

= 0,0269 mol/hari

Maka dari persamaan di atas dapat diperoleh :

gram = 0,0269 x 44(Mr CO2)

= 1,1836 gram/hari

Hari kedua CO2 masuk = 62.76 Liter dan CO2 keluar = 1.09%

Maka : 1.09% x (62.76 + CO2 yang tertambat dihari sebelumnya)

= 1.09% x {62.76 + (69.12-0.66)}

= 1.43 Liter

n = p.V/RT

70

= 1 atm x (1.43 Liter /hari)/( 0.08214 liter atm/K.mol) x 298 K

= 0,0584 mol/hari

Maka dari persamaan di atas dapat diperoleh :

gram = 0,0584 x 44(Mr CO2)

= 2,5696 gram/hari

3. Gas Tertambat (CO2)

Hari pertama CO2 masuk = 69.12 Liter dan CO2 keluar = 0.66 Liter

Maka : 69.12 Liter – 0.66 Liter = 68.46 Liter

n = p.V/RT

= 1 atm x (68.46 Liter /hari)/( 0.08214 liter atm/K.mol) x 298 K

= 2,7995 mol/hari

Maka dari persamaan di atas dapat diperoleh :

gram = 2,7995 x 44(Mr CO2)

= 123,1780 gram/hari

Hari kedua CO2 masuk = 62.76 Liter dan CO2 keluar = 1.43 Liter

Maka : 68.46 Liter + (62.76 Liter - 1.43 Liter) = 129.79 Liter

n = p.V/RT

= 1 atm x (129.79 Liter /hari)/(0.008314 liter atm/K.mol) x 298 K

= 5,3075 mol/hari

Maka dari persamaan di atas dapat diperoleh :

gram = 5,3075 x 44(Mr CO2)

= 233,5318 gram/hari

71

Lampiran 5. Kadar N-NO3

No Sample ID Konsentrasi Absorbansi 410 nm Tanggal

1 K1- 01 0,890 0,0265 0,0259 15 November

2009

2 K1- 01 0,840 0,0261 0,0263

3 K2- 01 1,310 0,0235 0,0229

4 K2 - 01 0,840 0,0240 0,0234

5 K3 - 01 0,970 0,0300 0,0294

6 K3 - 01 0,960 0,0296 0,0290

7 K1 - 01 0,560 0,0117 0,0111 19 November

2009 8 K1 - 01 0,360 0,0113 0,0107

9 K2 - 01 0,800 0,0226 0,0220

10 K2 - 01 0,700 0,0220 0,0214

11 K3 - 01 0,530 0,0106 0,0100

12 K3 - 01 0,520 0,0099 0,0093

13 K1 - 01 0,360 0,0030 0,0029 25 November

2009 14 K1 - 01 - - -

15 K2 - 01 0,410 0,0052 0,0051

16 K2 - 01 - - -

17 K3 - 01 0,520 0,0101 0,0100

18 K3 - 01 - - -

19 K1 - 01 1,570 0,0562 0,0561 30 November

2009 20 K1 - 01 1,790 0,0560 0,0559

21 K2 - 01 0,950 0,0291 0,0290

22 K2 - 01 0,920 0,0288 0,0287

23 K3 - 01 1,430 0,0504 0,0503

24 K3 - 01 1,600 0,0500 0,0499

25 K1 - 01 1,410 0,0494 0,0494 5 Desember

2009 26 K2 - 01 0,905 0,0268 0,0360

27 K3 - 01 1,070 0,0344 0,0343

72

Lampiran 6. Kadar Kalium (K)

No Sample ID Konsentrasi Absorbansi Tanggal

1 K1- 01 3,785 0,088 15 November

2009

2 K1- 01 3,722 0,086

3 K2- 01 3,972 0,092

4 K2 - 01 3,952 0,092

5 K3 - 01 3,827 0,089

6 K3 - 01 3,897 0,090

7 K1 - 01 3,552 0,082 19 November

2009 8 K1 - 01 3,652 0,084

9 K2 - 01 3,181 0,073

10 K2 - 01 3,352 0,077

11 K3 - 01 3,522 0,018

12 K3 - 01 3,493 0,081

13 K1 - 01 3,456 0,080 25 November

2009 14 K1 - 01 3,593 0,083

15 K2 - 01 3,031 0,069

16 K2 - 01 2,977 0,068

17 K3 - 01 2,972 0,068

18 K3 - 01 2,906 0,066

19 K1 - 01 3,818 0,088 30 November

2009 20 K1 - 01 3,893 0,090

21 K2 - 01 5,227 0,122

22 K2 - 01 5,543 0,130

23 K3 - 01 4,531 0,105

24 K3 - 01 4,610 0,107

25 K1 - 01 3,560 0,082 5 Desember

2009

26 K1 - 01 3,688 0,085

27 K2 - 01 4,1771 0,097

28 K2 - 01 4,2146 0,098

29 K3 - 01 3,7229 0,086

30 K3 - 01 3,7146 0,086

73

Lampiran 7. Kadar Fosfat

No Sample ID Konsentrasi Absorbansi Tanggal

1 K1- 01 0.090 0,129 15 November

2009

2 K1- 01 0.090 0,129

3 K2- 01 0.070 0,111

4 K2 - 01 0.070 0,111

5 K3 - 01 0.090 0,129

6 K3 - 01 0.090 0,129

7 K1 - 01 0,080 0,123 19 November

2009 8 K1 - 01 0,080 0,123

9 K2 - 01 0.065 0,114

10 K2 - 01 0.065 0,114

11 K3 - 01 0.075 0,120

12 K3 - 01 0.075 0,120

13 K1 - 01 0.040 0,099 25 November

2009 14 K1 - 01 0.040 0,099

15 K2 - 01 0.060 0,111

16 K2 - 01 0.060 0,111

17 K3 - 01 0.070 0,111

18 K3 - 01 0.070 0,111

19 K1 - 01 0.110 0,140 30 November

2009 20 K1 - 01 0.110 0,140

21 K2 - 01 0.130 0,152

22 K2 - 01 0.130 0,152

23 K3 - 01 0.120 0,146

24 K3 - 01 0.120 0,146

25 K1 - 01 0.030 0,093 5 Desember

2009

26 K1 - 01 0.030 0,093

27 K2 - 01 0.030 0,103

28 K2 - 01 0.030 0,103

29 K3 - 01 0.020 0,087

30 K3 - 01 0.020 0,087

74

Lampiran 8. Kurva kalibrasi Kalium, Fosfat, dan Nitrat

konsentrasi absorbansi

1 0.0201

6 0.1407

8 0.1901

0.5 0.0125

2 0.0423

4 0.0932

Konsentrasi absorbansi

2 0.0701

2 0.0757

4 0.1608

6 0.2636

6 0.2629

8 0.3253

10 0.43

Konsentrasi absorbansi

0.2 0.19818

0.4 0.30606

0.6 0.43284

0.8 0.54962

1 0.6664

75

Lampiran 9. Bahan dan Peralatan penelitian, Perhitungan Sel Chlorella sp.

Bibit Chlorella sp. Pembibitan Chlorella sp.

Inokulasi Chlorella sp. Inokulasi Chlorella sp.

Sampel Chlorella sp. Gas detektor analisis

76

Lokasi penelitian Gas holder

Flow meter Perhitungan kelimpahan sel Chlorella sp.

Alat sterilisasi media (air ultra filtrasi) Tabung CO2

77

Kolam kultur chlorella sp. Nutrisi media

UV-Vis SSA

Pompa (aerator besar) Timer

78

Lampiran 10. Tata Letak Uji Coba

Kolam kultur

Elektromotor

Pedal Flange Pembatas aliran

Udara

CO2

Media

Kolam kultur

Elektromotor

Pedal Flange Pembatas aliran

Kantong campuran gas CO

2 dan udara