TK-40Z2 PENELITIAN Semester I 2007/2008

FIKSASI CO2 MENGGUNAKAN MIKROALGAE Botryococcus braunii PADA BIOREAKTOR UP LIFT

Kelompok B.67.3.38 Ujang Suryana (13004044) Nurhadiati (13004087)

Pembimbing

Dr. Ir. Retno Gumilang Dewi, M.Env.Eng.Sc.

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2008

i

LEMBAR PENGESAHAN TK-40Z2 PENELITIAN Semester I 2007/2008

FIKSASI CO2 MENGGUNAKAN MIKROALGAE Botryococcus braunii PADA BIOREAKTOR UP LIFT

Kelompok B.67.3.38

Ujang Suryana (13004044) Nurhadiati (13004087)

Catatan

Bandung, Juni 2008 Disetujui Pembimbing

Dr. Ir. Retno Gumilang Dewi, M.Env.Eng.Sc

ii

TK-40Z2 PENELITIAN

Fiksasi CO2 Menggunakan Mikroalgae Botryococcus braunii

pada Bioreaktor Up Lift

Kelompok B.67.3.38

Ujang Suryana (13004044) dan Nurhadiati (13004087)

Pembimbing

Dr. Ir. Retno Gumilang Dewi, M.Env.Eng.Sc.

ABSTRAK

Pada abad ke-21 ini, Peningkatan penggunaan sumber daya energi mendorong peningkatan kadar emisi CO2 yang berdampak terhadap pemanasan global. Salah satu cara untuk mengurangi kadar emisi CO2 diantaranya dengan fiksasi. Pada penelitian ini akan dikaji fiksasi CO2 menggunakan mikroalgae Botryococcus braunii yang memiliki waktu generasi singkat dan dapat menghasilkan senyawa hidrokarbon yang berpotensi menjadi sumber energi alternatif. Tujuan dari penelitian ini adalah menentukan kondisi optimum bagi pertumbuhan dan kandungan hidrokarbon Botryococcus braunii dengan memanfaatkan gas CO2. Faktor-faktor yang menentukan pertumbuhan Botryococcus braunii diantaranya komposisi medium, kadar CO2, intensitas cahaya, kadar SOx, dan lain-lain. Pada penelitian ini akan dikaji pengaruh pencahayaan terhadap pertumbuhan dan kandungan hidrokarbon dari Botryococcus braunii pada kondisi optimum pertumbuhan dari hasil penelitian sebelumnya. Penelitian dilaksanakan dengan menggunakan air lift fermentor dengan volume medium Bristol 5 liter, laju alir udara 0,0178 L/s, konsentrasi gas CO2 15%-v udara, temperatur 250C, dan pH awal 7. Variasi percobaan yang dilakukan adalah variasi pengaruh pencahayaan terang maksimum (10 jam) dan pencahayaan terang minimum (5 jam). Hasil percobaan yang diamati adalah berat sel kering dan kandungan hidokarbon dari Botryococcus braunii. Berat kering sel ditentukan dengan menggunakan kurva baku berat kering sel terhadap absorbansi dan kandungan senyawa hidrokarbon diperoleh dari hasil uji dengan kromatografi gas. Dari dari penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa lamanya pencahayaan tidak berpengaruh terhadap pertumbuhan biomassa dan fiksasi CO2 alga mikro Botryococcus braunii. Ditemukan fakta bahwa produksi hidrokarbon pada alga Botryococcus braunii paling besar terjadi pada percobaan dengan waktu pencahayaan minimum karena produksi lipid, yaitu asam oleat dan asam palmitat sebagai prekursor pembentukan hidrokarbon meningkat. Kata kunci : Botryococcus braunii, CO2, cahaya

iii

TK-40Z2 RESEARCH PROJECT

Fixation CO2 Using Microalgae Botryococcus braunii in Up Lift Bioreactor

Group B.67.3.38

Ujang Suryana (13004044) dan Nurhadiati (13004087)

Advisor

Dr. Ir. Retno Gumilang Dewi, M.Env.Eng.Sc.

ABSTRACT

In 21th century, energy consumption increase impact on increasing of CO2 emission that leads into global warming. One way to reduce CO2 emission is fixation. This research will be studying CO2 fixation using microalgae Botryococcus braunii which have short doubling time and can produce hidrocarbon potential for being alternative energy resources. The objective of this research is determining optimum condition for growth and hidrocarbon composition of Botryococcus braunii using CO2 gas. Factors that influence growth and hidrocarbon composition of Botryococcus braunii are medium composition, concentration of CO2, ligt intensity, concentration of SOx, etc. Previous research have studied the effect of concentration CO2 and SOx to the growth of Botryococcus braunii. In this research will be studied effect of light intensity to the growth and composition hidrocarbon in the optimum condition that has been determined from the previous research. The research will conducted in an air lift fermentor with medium Bristol volume 5 L, flow rate of air 0,0178L/s, concentration CO2 15%-v air, temperature 250C, and initial pH 7. Experimental variation is considering the effect of bright lighting. First, the microalgae will be given all day bright lighting, and second variation the microalgae will be given half-day brigt lighting. The result obtained are dry-cell weight and hidrocarbon composition from Botryococcus braunii. Dry-cell weight will be determined by using standard curve of dry-cell weight to the absorbance and composition hidrocarbon obtained from result of test using gas cromatography. This research obtain that light period does not make any significant difference ini biomass result as well as CO2 fixated by Botryococcus braunii. As a fact, the highest productivity of hydrocarbon production found in shorter light period because the production of lipid, that is oletic acid and palmitic acid, increase significantly. Key words : Botryococcus braunii, CO2, light period.

iv

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan kepada Allah SWT karena atas berkat dan rhmat-

Nyalah kami dapat menyelesaikan penulisan laporan ini tepat pada waktunya. Laporan

ini disusun untuk memenuhi syarat kelulusan mata kuliah TK-40Z2

Dalam penyusunan laporan ini penyusun mendapatkan bantuan dari berbagi pihak.

Penyusun mengucapkan terima kasih kepada:

1. Dr. Ir. Retno Gumilang Dewi, M.Env.Eng.Sc. selaku dosren pembimbing

atas bimbingan yang diberikan selama proses penyusunan laporan

2. Dr. IDG Arsa Putrawan selaku dosen koordinator mata kuliah TK-40Z1,

Penulisan Laporan dan Seminar, atas petunjuk dan arahan dalam proses

penulisan laporan ini

3. Peneliti sebelumnya selaku praktikan dalam topik yang sama yang

memberikan masukan untuk rancangan penelitian

4. Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi yang telah memberikan dana melalui

kegitan Progam, Kreativitas Mahasiswa.

Penyusun menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini masih terdapat kekurangan.

Untuk itu penyusun mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penulisan

laporan yang lebih baik.

Demikian laporan ini dibuat. Semoga laporan ini dapat bermanfat bagi semua pihak.

Bandung, Juni 2008

Penyusun

v

DAFTAR ISI

Halaman

Lembar Pengesahan i

Abstrak ii

Abstract iii

Kata Pengantar iv

Daftar Isi v

Daftar Tabel viii

Daftar Gambar ix

I Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

1.2 Rumusan Masalah

1.3 Tujuan

1.4 Ruang Lingkup

1

1

2

3

3

II Tinjauan Pustaka

2.1 Alga

2.2 Makroalga

2.3 Mikroalga

2.4 Komposisi Kimia Penyusun Mikroalga

2.5 Kegunaan Alga Mikro

2.6 Medium untuk Pertumbuhan Botryococcus braunii

2.7 Nutrisi untuk Pertumbuhan Alga

2.7.1 Sumber karbon

2.7.2 Sumber nitrogen

2.7.3 Fosfor

2.7.4 Sulfur

2.7.5 Kalsium

2.7.6 Natrium dan kalium

2.7.7 Magnesium

4

4

5

5

6

9

10

10

10

12

12

12

13

13

13

vi

2.7.8 Besi

2.7.9 Trace element

2.8 Botryococcus braunii sebagai Alga Mikro Penghasil Bahan Bakar Cair

2.9 Desain Bioreaktor

2.9.1 Bioreaktor sistem tertutup

2.9.2 Bioreaktor sistem terbuka

2.10 Metode-metode penghitungan populasi Botryococcus braunii

2.11 Ringkasan tinjauan Pustaka

13

13

14

17

18

18

19

19

III Rancangan Penelitian

3.1 Metodologi

3.2 Percobaan

3.2.1 Bahan

3.2.2 Alat

3.3 Pelaksanaan Percobaan

3.3.1 Kultivasi Botryococcus braunii

3.3.2 Pemanenan

3.3.3 Ektraksi

3.3.4 Distilasi

3.4 Variasi Percobaan

3.5 Interpretasi Data

3.6.Prosedur Percobaan

3.7 Jadwal Kegiatan Penelitian

21

21

21

22

22

23

23

25

26

27

28

28

29

33

IV Hasil dan Pembahasan

4.1. Pengaruh Lama Pencahayaan terhadap Pertumbuhan Botryococcus

braunii

34

34

4.2. Pengaruh Lama Pencahayaan terhadap Produksi Hidrokarbon yang

dihasilkan oleh Botryococcus braunii 38

V Kesimpulan dan Saran

5.1 Kesimpulan

5.2 Saran

42

42

42

Daftar Pustaka 43

vii

LAMPIRAN A KURVA BAKU PERTUMBUHAN

LAMPIRAN B DATA HASIL PENELITIAN

LAMPIRAN C UJI MEAN

C.1 Uji Mean Run I

C.2 Uji Mean Run II

C.3 Uji Mean Run III

LAMPIRAN D ALAT ANALISIS KANDUNGAN HIDROKARBON

KROMATOGRAFI GAS

D.1. Penerapan Kromatografi Gas dalam Analisis

D.1.1. Analisis kuantitatif

D.1.2. Analisis Kualitatif

D.2. Karakteristik Kromatografi Gas

LAMPIRAN E HASIL ANALISA GC-MS

E.1 Hasil GC-MS Hidrokarbon Pada Lama Pencahayaan 10 jam

E.2 Hasil GC-MS Hidrokarbon Pada Lama Pencahayaan 5 jam

45

46

47

47

48

50

53

54

54

55

55

56

56

57

viii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Jenis pigmen yang terkandung dalam beberapa kelas alga 4

Tabel 2.2 Pemanfaatan alga mikro secara komers