KARAKTERISASI PERTUMBUHAN MIKROALGA DAN

ELIMINASI NUTRIEN DARI LIMBAH CAIR PETERNAKAN

DENGAN SISTEM SEMI KONTINU

Oleh

SURYANA MANALU

F34060147

2010

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

SURYANA MANALU. F34060147. Karakterisasi Pertumbuhan Mikroalga dan

Eliminasi Nutrien dari Limbah Cair Peternakan dengan Sistem Semi Kontinu. Di

bawah bimbingan Muhammad Romli dan Suprihatin. 2010

RINGKASAN

Salah satu cara pengolahan limbah cair adalah pengolahan secara biologis

dengan bantuan mikroorganisme misalnya kombinasi bakteri dan mikroalga.

Degradasi kandungan organik limbah cair dilakukan oleh bakteri dan kemudian hasil

degradasi oleh bakteri berupa nitrat dan CO2 dimanfaatkan oleh mikroalga.

Mikroalga juga akan menghasilkan O2 sebagai hasil fotosintesis yang dapat

digunakan bakteri. Pertumbuhan mikroalga sangat erat kaitannya dengan

ketersediaan unsur hara makro dan mikro serta dipengaruhi oleh kondisi lingkungan.

Unsur hara yang dibutuhkan mikroalga terdiri atas unsur hara makro (N, P, K, S, Fe,

Mg, Si dan Ca) dan unsur hara mikro (Mn, Zn, Co, Bo, Mo, B, Cu, dan lain-lain).

Faktor-faktor lingkungan yang berpengaruh terhadap pertumbuhan mikroalga, antara

lain cahaya, suhu, pH air, dan salinitas.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik pertumbuhan

mikroalga pada limbah cair peternakan dan mengetahui karakteristik laju eliminasi

nutrien dari limbah cair peternakan pada kultivasi mikroalga dengan sistem semi

kontinu.

Pada penelitian ini dilakukan kultivasi mikroalga, dengan menggunakan

inokulum mikroalga dari Danau LSI IPB dan menggunakan limbah cair peternakan

sapi dari MT Farm Ciampea. Limbah cair di-pretreatment terlebih dahulu pada

tangki aerator selama lima minggu. Tujuan dari pretreatment ini untuk mengurangi

bau yang ditimbulkan limbah cair dan mengurangi kandungan bahan organik. Pada

penelitian pendahuluan kultivasi mikroalga dilakukan dengan dua perlakuan yaitu

pada bak I (75% limbah cair: 25% inokulum mikroalga) dan bak II (50% limbah cair:

50% inokulum mikroalga). Teknik kultur mikroalga dilakukan secara semi kontinu.

Pemanenan dilakukan secara periodik, dan dilakukan penambahan nutrien ke volume

kultur semula sebanyak jumlah yang dipanen. Dari dua perlakuan penelitian

pendahuluan diperoleh metode kultivasi yang terbaik adalah pada bak I, dimana

kelimpahan mikroalga lebih banyak dibandingkan dengan bak II.

Pada penelitian utama dengan menggunakan perbandingan limbah 75% :

mikroalga 25% terlihat kelimpahan mikroalga pada percobaan awal H-12 dan

dilakukan pemanenan sebanyak 25% dengan sistem semi kontinu, dan pada H-16

dilakukan lagi pemanenan dengan sistem semi kontinu juga sebanyak 75%. Dari

perlakuan ini terlihat pertumbuhan mikroalga lebih cepat setelah pemanenan

mikroalga sebanyak 75%, karena limbah yang ditambahkan juga banyak (75% =

sebanding dengan yang dipanen) sehingga nutrien yang tersedia juga semakin

banyak untuk pertumbuhan mikroalga. Pada percobaan pertama dengan waktu

detensi 12 hari penurunan kadar nitrogen 5,79%, penurunan kadar ortofosfat 0,34%,

dan penurunan kadar COD 75%. Pada percobaan kedua dengan waktu detensi 2 hari

penurunan kadar nitrogen 0,63%, penurunan kadar ortofosfat 0,15%, dan penurunan

kadar COD 33%. Pada percobaan ketiga dengan waktu detensi 6 hari penurunan

kadar nitrogen 3,14%, penurunan kadar ortofosfat 0,42%, dan penurunan kadar COD

78%. Hasil pemanenan dengan pengujian TSS pada H-12 kelimpahan mikroalga

2135 mg/L.

Mikroalga baik digunakan untuk penanganan limbah cair yang memiliki

kandungan nutrien yang tinggi. Selain kandungan nutrien yang terdapat dalam

mediakultivasi, cahaya, suhu, dan pH merupakan faktor penting juga dalam kultivasi

mikroalga. Untuk meningkatkan kemampuan mikroalga mengeliminasi nutrien yang

terdapat dalam limbah cair, perbandingan volume limbah harus lebih besar dari

volume mikroalga. Teknik kultur mikroalga sebaiknya digunakan secara bertahap,

supaya mikroalga yang digunakan sudah beradaptasi terlebih dahulu dengan

lingkungannya (limbah cair peternakan).

Kata kunci : Pertumbuhan mikroalga, limbah cair peternakan sapi, nutrien

SURYANA MANALU. F34060147. Microalgae Growth Characterization and

Elimination of Nutrients from Animal Wastewater with Semi-Continuous System.

Under the guidance of Muhammad Romli and Suprihatin. 2010

ABSTRACT

One way of wastewater treatment is a biological process with the help of a

combination of microorganism such as bacteria and microalgae. Degradation

organic content of waste water by bacteria and then the result of degradation by

bacteria in the form of nitrate and CO2 utilized by microalgae. Microalgae also

produce O2 as a result of photosynthetic bacteria that can be used. The growth of

microalgae is very closely related to the availability of macro and micro nutrients as

well as influenced by environmental conditions. Microalgae needed nutrients consist

of macro nutrients (N, P, K, S, Fe, Mg, Si and Ca) and micro nutrients (Mn, Zn, Co,

Bo, Mo, B, Cu, etc. ). Environmental factors that influence the growth of microalgae,

including light, temperature, water pH, and salinity.

The purpose of this research to know microalgae growth caracterization in

wastewater cattle breeding and to know nutrient eliminate caracterization from

wastewater cattle breeding on microalgae cultivation with semi-continuous system.

In this research, microalgae was cultivated, using microalgae inoculum from

Lake LSI IPB and use wastewater of cattle breeding from MT Farm Ciampea.

Pretreatment wastewater used aerator in a tank for five weeks. The purpose of this

pretreatment to reduce odor generated liquid waste and reduce organic matter

content. In a preliminary study done by two microalgae cultivation treatments on the

vessel I (75% wastewater: 25% inoculum microalgae) and the vessel II (50%

wastewater: 50% inoculum microalgae). Techniques of microalgae culture has done

semi continuous. Harvesting was conducted periodically, and the addition of

nutrients to the volume culture as much as the amount have harvested. Of the two

treatment obtained a preliminary study of the best cultivation method is in the vessel

I, where the abundance of microalgae were compared with the second vessel.

At the main study by using waste ratio 75%: 25% visible microalgae

abundance of microalgae in the early experiments of H-12 and the harvesting of 25%

with semi-continuous system, and the H-16 was again semi-continuous harvesting

system as well as 75%. From this treatment more quickly visible growth after

harvesting microalgae microalgae as much as 75%, because the waste was added too

many (75% = proportional to that harvested). In the first experiment with detention

time of 12 days nitrogen concentration was decreased 5.79%, orthophosphate

concentration was decreased 0.34%, and COD concentration was decreased 75%. In

the second experiment with two days detention time nitrogen concentration was

decreased 0.63%, orthophosphate concentration was decreased 0.15%, and COD

concentration was decreased 33%. In the third experiment with detention time of 6

days the nitrogen concentration was decreased 3.14%, orthophosphate concentration

was decreased 0.42%, and COD concentration was decreased 78%. Harvesting with

the test results of TSS in H-12 abundance of microalgae in 2135 mg / L.

Microalgae are good for handling wastewater has a high nutrient content. In

addition nutrient content that have contained in mediakultivasi, light, temperature

and pH are important factors also in microalgae cultivation. To enhance the ability of

microalgae to eliminate the nutrient contained in the wastewater, waste volume ratio

must be greater than the volume of microalgae. Microalgae culture technique should

be used in the scale-up, so that microalgae used was first to adapt to its environment

(farm waste).

Key words : Microalgae growth, wastewater of cattle breeding, nutrient.

KARAKTERISASI PERTUMBUHAN MIKROALGA DAN

ELIMINASI NUTRIEN DARI LIMBAH CAIR PETERNAKAN

DENGAN SISTEM SEMI KONTINU

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Jurusan Teknologi Industri Pertanian,

Fakultas Teknologi Pertanian,

Institut Pertanian Bogor

Oleh

SURYANA MANALU

F34060147

2010

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

Judul Skripsi : Karakterisasi Pertumbuhan Mikroalga dan Eliminasi Nutrien dari

Limbah Cair Peternakan dengan Sistem Semi Kontinu

Nama : Suryana Manalu

NIM : F34060147

Menyetujui

Pembimbing I,

( Dr. Ir. Muhammad Romli, MSc. St )

NIP: 196012051986091001

Pembimbing II,

( Dr. Ir. Suprihatin, Dipl. Ing )

NIP : 196312211990031003

Mengetahui :

Ketua Departemen,

( Prof. Dr. Ir. Nastiti Siswi Indrasti)

NIP : 196210091989032001

Tanggal Lulus :

BIODATA PENULIS

Suryana Manalu. Penulis dilahirkan di Tarutung pada tanggal 18 Maret

1988 dan merupakan anak kedua dari lima bersaudara, dari pasangan Mangiring

Manalu dan Lermin Sianturi.

Pendidikan dasar penulis diperoleh di SD Negeri 175742 Sipoholon.

Penulis kemudian melanjutkan pendidikan ke SMP Negeri 2 Tarutung, kemudian

melanjutkan pendidikan ke SMA Negeri 1 Tarutung. Penulis kemudian

melanjutkan pendidikan ke Institut Pertanian Bogor melalui jalur SPMB (Seleksi

Penerimaan Mahasiswa Baru) tahun 2006. Pada tahun kedua lewat program

mayor-minor, penulis diterima di mayor departemen Teknologi Industri Pertanian

, Fakultas Teknologi Pertanian dengan minor Ekonomi Pertanian dari Departemen

Ekonomi Sumberdaya dan Lingkungan.

Selama masa studi penulis aktif di berbagai kegiatan, organisasi, dan

kepanitiaan baik di lingkungan kampus maupun di luar kampus. Kegiatan yang

penulis ikuti antara lain panitia Malam Sukacita Paskah IPB 2008 sebagai

sekretaris, panitia Techno-F 2008 Fakultas Teknologi Pertanian sebagai divisi

Tata tertib, panitia Hari Warga Industri (HAGATRI) 2008 Himpunan Mahasiswa

Teknologi Industri (Himalogin) sebagai divisi konsumsi, panitia fieldtrip

mahasiswa/i Teknologi Industri Pertanian Jawa-Bali 2009 divisi logistik dan

transportasi. Penulis juga pernah menjabat sebagai wakil ketua organisasi

mahasiswa Parsadaan Anak Rantau Tarutung (PARTARU) Bogor periode jabatan

2008/2009, pemerhati Komisi Literatur persekutuan Mahasiswa Kristen (PMK)

IPB periode jabatan 2008/2009. Selain itu, penulis juga pernah sebagai asisten

praktikum agama Kristen Protestan pada semester ganjil tahun ajaran 2007/2008,

asisten praktikum Teknik Pengemasan dan Transportasi pada semester ganjil

tahun ajaran 2008/2009, dan asisten praktikum Teknik Penyimpanan dan

Penggudangan pada semester genap tahun ajaran 2009/2010.

iii

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ......................................................................................... i

DAFTAR TABEL ............................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... vi

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... vii

I. PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG ............................................................................. 1

B. TUJUAN PENELITIAN .......................................................................... 2

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. LIMBAH PETERNAKAN ....................................................................... 3

B. MIKROALGA .......................................................................................... 3

1. Pengertian Mikroalga ............................................................................ 3

2. Karakteristik Mikroalga ........................................................................ 3

C. KONDISI KULTUR MIKROALGA ........................................................ 5

D. FAKTOR KONDISI LINGKUNGAN YANG MEMPENGARUHI

PERTUMBUHAN MIKROALGA ........................................................... 6

1. Intensitas Cahaya .................................................................................. 6

2. Suhu ....................................................................................................... 6

3. pH .......................................................................................................... 7

4. Unsur Hara ............................................................................................ 7

E. KARAKTERISASI PERTUMBUHAN MIKROALGA .......................... 10

F. ELIMINASI NUTRIEN DARI LIMBAH CAIR PETERNAKAN ........... 14

III. METODOLOGI

A. BAHAN DAN ALAT ............................................................................... 18

1. Bahan ..................................................................................................... 18

2. Alat ........................................................................................................ 18

B. METODE PENELITIAN .......................................................................... 19

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. KARAKTERISASI LIMBAH PETERNAKAN ...................................... 24

B. KARAKTERISASI PERTUMBUHAN MIKROALGA .......................... 25

iv

1. Karakterisasi Inokulum Mikroalga ........................................................ 25

2. Pertumbuhan Mikroalga pada Limbah Cair Peternakan ....................... 27

C. ELIMINASI NUTRIEN DARI IMBAH CAIR PETERNAKAN ............. 32

1. Eliminasi Nitrogen ................................................................................ 33

2. Eliminasi Fosfat ..................................................................................... 37

3. Eliminasi Kalium ................................................................................... 49

4. Eliminasi COD....................................................................................... 40

E. BIOMASSA ALGA .................................................................................. 41

1. Jenis Mikroalga ..................................................................................... 41

2. Kelimpahan Mikroalga .......................................................................... 43

3. Proksimat Mikroalga ............................................................................. 50

F. KAJIAN UMUM ....................................................................................... 51

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN ......................................................................................... 56

B. SARAN ..................................................................................................... 57

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 58

LAMPIRAN ......................................................................................................... 61

v

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Perbedaan Sifat Fisiologis antara Alga dan Bakteri............................ 4

Tabel 2.2. Kondisi Umum Kultur Mikroalga ....................................................... 5

Tabel 2.3. Beberapa Mikronutrien dan Peranannya pada Pertumbuhan

Mikroalga ............................................................................................ 10

Tabel 4.1. HasilKarakterisasi Limbah Cair Peternakan ....................................... 24

Tabel 4.2. Hasil Karakterisasi Air Danau LSI IPB .............................................. 26

Tabel 4.3. Hasil Analisis Prevalensi dan Dominasi Mikroalga dalam

Konsorsium ......................................................................................... 27

Tabel 4.4. Hasil Analisis Prevalensi Dominansi Kultivasi Mikroalga dari

Limbah Cair Peternakan ...................................................................... 42

Tabel 4.5. Hasil Perhitungan Analisis Mikroalga ................................................ 43

Tabel 4.6. Hasil Analisis TSS pada Media Kultivasi Mikroalga ......................... 44

Tabel 4.7. Hasil Analisis Proksimat Mikroalga ................................................... 50

Tabel 4.8. Hasil Analisis Eliminasi Nutrien dan Pertumbuhan Mikroalga .......... 52

vi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Karakteristik Pertumbuhan Kultur Mikroalga.................................. 12

Gambar 3.1. Tangki Pre-treatment Limbah Cair Peternakan ............................... 19

Gambar 3.2. Bak Media Kultivasi Mikroalga ....................................................... 20

Gambar 4.1. Danau LSI IPB ................................................................................. 26

Gambar 4.2. Kurva Pertumbuhan Mikroalga dalam Media Limbah Cair

Peternakan ........................................................................................ 28

Gambar 4.3. Pertumbuhan Mikroalga pada Skala Kecil. ...................................... 30

Gambar 4.4. Kurva Total Suspended Solid pada Bak I (75%;25%) ..................... 30

Gambar 4.5. Kurva Total Suspended Solid pada Bak II (50%:50%).................... 31

Gambar 4.6 Suhu dan pH media kultivasi ........................................................... 32

Gambar 4.7. Kurva Eliminasi Nitrat dari Limbah Cair Peternakan ..................... 35

Gambar 4.8. Kurva Eliminasi Nitrogen dari Limbah Cair Peternakan ................. 36

Gambar 4.9. Kurva Eliminasi Ortofosfat dari Limbah Cair Peternakan ............... 38

Gambar 4.10. Kurva Eliminasi Kalium dari Limbah Cair Peternakan ................. 39

Gambar 4.11. Kurva Eliminasi COD dari Limbah Cair Peternakan ..................... 41

Gambar 4.12. Hasil Foto Sampel Mikroalga ........................................................ 43

Gambar 4.13. Sampel Perubahan Warna Media Kultivasi Mikroalga .................. 44

Gambar 4.14. Kurva TSS Pada Media Kultivasi Mikroalga ................................ 45

Gambar 4.15. Kurva Pertumbuhan Mikroalga dalam Media Limbah Cair

Peternakan ..................................................................................... 46

Gambar 4.16. Perubahan Warna Media Kultivasi Mikroalga ............................... 48

Gambar 4.17. Mikroalga yang Sudah Dikeringkan .............................................. 50

Gambar 4.18. Kurva Pertumbuhan Mikroalga dan Eliminasi Kalium

Percobaan I .................................................................................... 53

Gambar 4.19. Kurva Pertumbuhan Mikroalga dan Eliminasi Nitrogen

Percobaan I .................................................................................... 53

Gambar 4.20. Kurva Pertumbuhan Mikroalga dan Eliminasi Ortofosfat

Percobaan I .................................................................................... 54

vii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Prosedur Analisis Nitrogen Organik, N-NH3, N-NO3, Ortofosfat

TSS, Kerapatan Sel, COD ............................................................... 62

Lampiran 2. Analisis Mikroalga ......................................................................... 68

Lampiran 3. Data Hasila Pengamatan Kultivasi Mikroalga Skala Kecil ............ 70

Lampiran 4. Data Kerapatan Sel Pada Media Sakla Kecil.................................. 72

Lampiran 5. Data TSS Pada Media Skala Kecil ................................................. 73

Lampiran 6. Data Hasil Pengukuran Suhu dan pH Media Kultivasi .................. 74

Lampiran 7. Data Hasil Analisis Kadar Nitrogen Media Kultivasi .................... 75

Lampiran 8. Data Hasil Analisis Kadar Ortofosfat Media Kultivasi .................. 76

Lampiran 9. Data Hasil Analisis COD Media Kultivasi ..................................... 77

Lampiran 10. Data Hasil Analisis Penelitian Utama ............................................ 78

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang

melimpahkan segala berkat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan

penulisan skripsi ini. Skripsi ini disusun berdasarkan hasil penelitian yang

dilaksanakan pada bulan Februari-Juni 2010 di laboratorium Teknologi Industri

Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB.

Penulisan skripsi ini dapat selesai atas bantuan banyak pihak. Oleh karena itu,

pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada :

1. Mama dan Papa serta saudara saya tercinta ( Agus, Fernando, Penata, dan Daniel),

yang telah memberikan dukungan melalui doa serta dukungan moral dan material.

2. Dr. Ir. Muhammad Romli, MSc. St. sebagai dosen pembimbing I dan Dr. Ir.

Suprihatin, Dipl. Ing sebagai dosen pembimbing II atas segala bimbingan,

perhatian, dan bantuannya selama penulisan skripsi ini.

3. Dr. H. Ono Suparno S.Tp,. M.T. sebagai dosen penguji, terimakasih atas semua

saran dan kritik yang diberikan untuk penyempurnaan skripsi ini.

4. Seluruh laboran TIN : Pak Yogi, Pak Dicky, Pak Edi, Pak Gun, Pak Sugi, Pak

Angga, Bu Ega, Bu Sri, dan Bu Rini atas segala bantuan dan kerjasamanya.

5. Wynda, Ajiz, Praja, kak Ajizah teman satu tim dan satu bimbingan dalam

penelitian saya, terimakasih atas semua dukungan dan bantuannya.

6. Evi, Laura, Bernadetha, Endah terimakasih atas persahabatan yang telah kita jalin

selama menuntut ilmu di TIN.

7. Terimakasih buat teman-temanku seperjuangan yang tetap mendukung dalam

study saya sampai selesai (Aron, Esther, Golda, Goldy, Gusty, Grace, Jonathan,

Marhon, Tiur, Windy).

8. Kelompok kecilku Kak Triva, Desna, Kartika dan teman-temanku di Komisi

Literatur PMK IPB terimakasih atas dukungan dan doanya.

9. Keluargaku tercinta penghuni Rumah Qyu-Qyu (Ririn, Tiur, Rosi, Vivin, Eva,

Rina, Sry dan Siska) terimakasih atas segala dukungan dan doanya.

10. Terimakasih buat saudariku Erika Batubara, Esther Tampubolon, dan Gusty

Simanjuntak atas dukungan dan doanya, semoga kita tetap dapat menjaga

persahabatan kita sampai selamanya.

11. Seluruh teman-teman TIN 43 Kompak yang telah memberikan dukungan,

semangat, dan doa kepada saya baik saat penulisan skripsi ini.

12. Seluruh pihak yang membantu dalam penulisan skripsi ini yang tidak dapat saya

sebutkan satu persatu.

Akhirnya kritik dan saran sangat penulis harapkan demi perbaikan tulisan

selanjutnya. Penulis berharap karya ini dapat bermanfaat bagi siapa saja yang

membutuhkannya.

Bogor, Agustus 2010 Penulis

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Limbah peternakan adalah seluruh sisa buangan dari usaha kegiatan

peternakan, baik berupa limbah cair, limbah padat, maupun berupa gas. Menurut

Hidayatullah et al. (2005) limbah padat adalah semua limbah yang berbentuk

padatan atau dalam fase padat (kotoran ternak, ternak yang sudah mati, atau isi

perut dari pemotongan ternak). Limbah cair adalah semua limbah yang berbentuk

cairan atau berada dalam fase cair (air seni atau urine, air pencucian alat-alat).

Limbah gas adalah semua gas yang berbentuk gas atau berada dalam fase gas.

Kehadiran bahan pencemar di dalam air dalam jumlah yang tidak normal

mengakibatkan air dinyatakan terpolusi (Anonim, 2007). Satu ekor sapi dengan

bobot 400-500 kg dapat menghasilkan limbah padat dan cair sebesar 27,7-30 kg/

hari. Diantara ketiga jenis limbah peternakan ini, limbah cair merupakan imbah

yang paling banyak dihasilkan dan limbah cair dari usaha kegiatan peternakan ini

diyakini masih banyak terdapat kandungan bahan mineral yang dapat digunakan

mikroalga untuk pertumbuhan hidupnya.

Penanganan limbah cair yang memiliki kandungan mineral yang tinggi

biasa dilakukan dengan cara kimiawi dan biologis. Penanganan secara kimiawi

dapat menimbulkan jenis limbah baru lagi, sedangkan penanganan secara biologis

relatif lebih ramah lingkungan. Untuk menangani limbah cair yang memiliki

kandungan mineral yang tinggi secara biologis, umumnya menggunakan

organisme yang mampu memanfaatkan mineral tersebut. Organisme dari

kelompok vegetasi sering digunakan dalam kegiatan ini, karena organisme flora

dengan aktivitas fotosintesis mampu mensintesis bahan-bahan anorganik

(mineral) yang terkandung dalam limbah menjadi senyawa organik dengan

bantuan zat hijau daun (klorofil) yang dimilikinya dan energi cahaya.

Menurut Kabinawa (2001), diantara mikroorganisme yang melakukan

fotosintesis, mikroalga merupakan mikroorganisme yang paling efisien dalam

menggunakan sinar matahari, yaitu sekitar 7% dengan kemampuan produksi 60-

80 ton berat kering/Ha/th, sedangkan tanaman budidaya secara konvensional

2

berkisar antara 10-30 ton berat kering/Ha/th. Mikroalga merupakan vegetasi

tingkat rendah yang sering digunakan dalam pengolahan limbah cair yang kaya

kandungan mineral, karena sifat mineral yang larut dalam air, dan mikroalga

sebagai pemanfaat mineral yang mampu hidup dalam kolom air, mulai dari

permukaan air sampai batas daya tembus cahaya di badan air tersebut. Mikroalga

adalah koloni tumbuhan renik yang dapat hidup di seluruh wilayah perairan tawar,

payau, ataupun yang asin (laut).

Keberhasilan teknik kultur bergantung pada kesesuaian antara jenis

mikroalga yang dibudidayakan dan beberapa faktor lingkungan yang perlu

diperhatikan. Teknik kultur mikroalga yang digunakan pada penelitian ini adalah

teknik semi kontinu, yaitu teknik pemanenan mikroalga pada saat akhir fase

eksponensial yang diikuti dengan penambahan jumlah nutrien (limbah cair

peternakan) sebanyak jumlah yang dipanen. Berdasarkan permasalahan

penanganan limbah cair peternakan di atas penelitian ini diharapkan dapat

memberikan solusi penanganan limbah cair usaha kegiatan peternakan secara

biologis. Selain itu dapat juga sebagai informasi bagi pemerintah dan swasta

dalam pengembangan sistem usaha peternakan yang ramah lingkungan dan juga

usaha dalam budidaya mikroalga yang dapat digunakan sebagai sumber energy

terbaharukan.

B. Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik

pertumbuhan mikroalga pada limbah cair peternakan dan mengetahui karakteristik

laju eliminasi nutrien dari limbah cair peternakan pada kultivasi mikroalga dengan

sistem semi kontinu.

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. LIMBAH PETERNAKAN

Limbah peternakan umumnya meliputi semua kotoran yang dihasilkan dari

suatu usaha kegiatan peternakan, baik berupa limbah padat, cairan, gas ataupun

sisa pakan (Soehadji, 1992). Menurut Juheini dan Sakryanu (1998), sebanyak

56,67% dari jumlah usaha peternakan sapi perah membuang limbah ke badan

sungai tanpa pengelolaan, sehingga terjadi pencemaran lingkungan. Pencemaran

ini disebabkan oleh aktivitas peternakan, terutama berasal dari limbah yang

dikeluarkan oleh ternak yaitu feses, urin, sisa pakan, dan sisa air pembersihan

ternak dan kandang (Prasetyo dan Padmono, 1993). Feses dan urin yang

dihasilkan sapi sebesar 10% dari berat ternak (Mubaroq, 2009).

B. MIKROALGA

1. Pengertian Mikroalga

Mikroalga adalah koloni tumbuhan renik yang hidup di seluruh wilayah

perairan tawar, payau, ataupun yang asin (laut). Ganggang mikro yang tak

kasatmata itu lazim disebut fitoplankton (Hidayat dan Hidayat, 2008). Mikroalga

umumnya bersel satu atau berbentuk benang, sebagai tumbuhan dan dikenal

sebagai fitoplankton. Mikroalga dikelompokkan dalam filum thallophyta karena

tidak memiliki akar, batang, dan daun sejati, namun memiliki zat pigmen klorofil

yang mampu melakukan fotosintesis (Kabinawa, 2001).

2. Karakteristik Mikroalga

Mikroalga memiliki klorofil sehingga mampu melakukan fotosintesis

dengan bantuan air, CO2 dan sinar matahari, serta menggunakan bahan anorganik

seperti NO3-, NH4

-, dan PO4

-, sehingga menghasilkan energi kimiawi dalam

bentuk biomassa seperti karbohidrat, lemak, protein, dan lain-lain. Kemudian

energi tersebut digunakan untuk biosintesis sel, pertumbuhan dan pertambahan

sel, bergerak dan berpindah serta reproduksi (Kabinawa, 2001).

4

Tumbuhan ini umumnya terdiri dari satu sel atau berbentuk seperti benang.

Mikroalga dapat ditemukan di seluruh massa air mulai dari permukaan laut

sampai pada kedalaman dengan intensitas cahaya yang masih memungkinkan

terjadinya proses fotosintesis. Dominasi kelompok mikroalga tertentu dapat

menyebabkan perairan tampak berwarna indah sesuai dengan zat warna atau

pigmen yang dikandungnya. Warna hijau muda disebabkan oleh Dunaliela sp.

dan Chlorella sp. ada juga warna kuning kecoklatan yang disebabkan oleh

Chaetoceros sp., Skeletonema sp., Nitzschia sp. serta berbagai jenis lainnya

(Borowitzka dan Borowitzka, 1988).

Mikroalga tertentu, seperti Botryococcus sp., mampu menghasilkan

hidrokarbon dengan rantai C23-C40, misalnya n-alkadiena dan n-alkena.

Kemampuan ini membuat Botryococcus amat potensial sebagai sumber bahan

bakar cair terbarukan, menggantikan bahan bakar minyak fosil, seperti minyak

bumi, gas dan batu bara. Mikroalga yang terkenal sebagai penghasil hidrokarbon,

sumber biodiesel ini, adalah diatom, cocolith, dan chlorofita, seperti Botryococcus

braunii. Sel mikroalga mengandung protein, asam lemak tak jenuh, pigmen, dan

vitamin tinggi sehingga dapat dijadikan suplemen pangan bergizi tinggi. (Anonim,

2009). Sifat fisiologis antara mikroalga dengan bakteri dapat dilihat pada Tabel

2.1.

Tabel 2.1. Perbedaan Sifat Fisiologis antara Alga dan Bakteri

Karakteristik Alga Bakteri

pH optimum 4 – 11 6.5 – 7.5

Suhu optimum 20 – 30oC 20 – 37

oC

Kebutuhan oksigen Aerobik Aerobik atau anaerobik

Cahaya Sebagian besar Sebagian kecil

Sumber karbon Kebanyakan organik Organik dan anorganik

Dinding Sel Sebagian besar selulosa,

beberapa digantikan oleh

xilan dan manan.

Peptidoglikan

Sumber: Pelczar dan Chan (2007)

5

C. KONDISI KULTUR MIKROALGA

Proses kultur sebaiknya dilakukan pada kondisi indoor karena mudah

dikontrol dan diprediksi hasilnya. Sebagian besar mikroalga membutuhkan cahaya

untuk proses fotosintesa. Gelombang cahaya yang biasa digunakan untuk kultur

alga berkisar 400 – 700 nm yang menggunakan warna merah dan biru. Dalam

kondisi indoor sumber cahaya berasal dari lampu flourecent bulb antara 20 – 40

watt (Becker, 1994).

Secara umum, terdapat beberapa parameter kondisi yang umumnya harus

terpenuhi dalam sistem kultur mikroalga. Kondisi-kondisi tersebut dapat dilihat

pada Tabel 2.2. Bentuk wadah kultur yang ideal adalah bentuk silinder lonjong

dengan bentuk dasar darat / rata atau konkav, warna transparan tembus cahaya dan

mempunyai tutup tabung. Bentuk dan ukuran wasah kultur ini berhubungan

dengan sistem sirkulais, aerasi, pencahayaan, pengoperasian, dan khususnya untuk

mengoptimalkan agar wadah kultur dapat menghasilkan kelimpahan sel yang

tinggi per satuan volume media kultur yang digunakan (Fox, 1985).

Tabel 2.2. Kondisi Umum Kultur Mikroalga

Parameter Kisaran Nilai Optimal

Temperatur (oC) 16 – 27 18 – 24

Salinitas (g.l-1

) 12 – 40 20 – 24

Intensitas Cahaya (lux) 1,000 – 10,000 (tergantung

volume dan densitas)

2,500 – 5,000

Periode Pencahayaan

(terang; gelap, jam)

- 16 : 8 (minimum)

24 : 0 (maximum)

pH 7 – 9 8.2 – 8.7

Sumber: Anonim (1991) dalam FAO (1996)

D. FAKTOR KONDISI LINGKUNGAN YANG MEMPENGARUHI

PERTUMBUHAN MIKROALGA

Secara umum komunitas fitoplankton dan mikroalga pada umumnya di

suatu perairan dipengaruhi oleh kondisi lingkungan yang ada. Suhu, intensitas

cahaya, pH, konsentrasi zat hara anorganik, senyawa pemacu dan penghambat

6

pertumbuhan, serta adanya pemangsaan akan mempengaruhi kondisi alga tersebut

(Welch, 1980).

1. Intensitas Cahaya

Cahaya bersama dengan klorofil sangat berperan dalam proses fotosintesis

pada alga. Pemanfaatan cahaya dalam proses fotosinteis melibatkan reaksi fisik

dan kimia. Dimulai dengan absorbsi dan transfer energi di dalam klorofil hingga

proses konversinya menjadi energi kimia yang terlibat dalam proses pembentukan

karbohidrat (Krisanti, 2003). Menurut Tjahjo et al. (2002) mikroalga merupakan

organisme autotrof yang mampu membentuk senyawa organik melalui proses

fotosintesis. Keberadaan cahaya menentukan bentuk kurva pertumbuhan bagi

mikroalga yang melakukan fotosintesis.

Setiap jenis alga membutuhkan suhu dan cahaya tertentu untuk

pertumbuhan maksimumnya (Fogg, 1975). Diatom akan mendominasi perairan

pada saat intensitas cahaya tinggi dan suhu rendah. Alga hijau melimpah pada

kondisi intensitas cahaya tinggi dan suhu tinggi, sedangkan alga biru akan

mendominasi apabila intensitas cahaya rendah dan suhu tinggi (Welch, 1980).

2. Suhu

Laju fotosintesis alga selain dipengaruhi intensitas cahaya juga

dipengaruhi oleh suhu. Berbagai proses dalam sel sangat tergantung pada suhu.

Kecepatan proses-proses ini bertambah sejalan dengan meningkatnya suhu. Nilai

maksimum kecepatan proses fotosintesis terjadi pada kisaran suhu 25-40oC

(Reynolds, 1990). Suhu secara langsung mempengaruhi efisiensi fotosintesis

dan faktor yang menentukan pertumbuhan. Suhu optimum untuk kultur

mikroalga antara 25-32oC (Fogg, 1975). Kenaikan temperatur akan meningkatkan

kecepatan reaksi. Umumnya setiap kali kenaikan 10oC dapat mempercepat reaksi

2-3 kali lipat. Akan tetapi, temperatur tinggi yang melebihi temperatur

maksimum akan menyebabkan proses metabolisme sel terganggu. Krisanti (2003)

menyatakan bahwa suhu tidak menjadi faktor pembatas pada alga alami selama

banyak spesies mampu tumbuh dalam kondisi lingkungan lain yang sesuai, namun

demikian suhu sangat berpengaruh terhadap cepat lambatnya pertumbuhan dan

7

reproduksi. Menurut Fogg (1975) intensitas cahaya dan konsentrasi nutrien

tertentu dapat menyebabkan perubahan temperatur optimal bagi pertumbuhan

fitoplankton, dan fitoplankton tersebut dapat beradaptasi terhadap temperatur

tinggi atau rendah yang kadang-kadang terjadi.

3. pH

Proses fotosintesis mengambil karbondioksida terlarut dalam air, yang

mengakibatkan penurunan kandungan CO2 terlarut dalam air. Penurunan ini akan

meningkatkan nilai pH berkaitan dengan keseimbangan CO2 terlarut, bikarbonat

(HCO3-

) dan ion karbonat (CO2-

) dalam air. Oleh karena itu laju, fotosintesis akan

terbatas oleh penurunan karbon dalam hal ini karbondioksida, perubahan bentuk

karbon yang ada diperairan dan tingginya nilai pH (Talling, 1976 dalam

Reynolds, 1990).

Menurut Boyd (1984) kesetimbangan karbonat akan bertindak sebagai

buffer (penyangga) pH. Dalam keadaan basa ion bikarbonat akan membentuk ion

karbonat dan melepaskan ion hidrogen yang bersifat asam sehingga keadaan

menjadi netral. Sebaliknya dalam keadaan terlalu asam, ion karbonat akan

mengalami hidrolisis menjadi ion bikarbonat dan melepaskan ion hidrogen oksida

yang bersifat basa, sehingga keadaan netral kembali, seperti terlihat reaksi berikut:

HCO3 H+ + CO3

=

CO3=

+ H2O HCO3= + OH

-

4. Unsur Hara

4.1. Sumber Karbon

Bentuk karbon utama yang digunakan oleh alga adalah CO2, bahkan

beberapa peneliti yakin bahwa hanya CO2 yang dapat digunakan secara

langsung oleh alga (Richmond, 1986). Alga mendapatkan CO2 melalui

absorpsi dari udara, hasil respirasi organisme, dan alkalinitas senyawa

bikarbonat (Loehr, 1974). Karbondioksida di dalam air bisa berbentuk

senyawa gabungan C, H, dan O, yakni H2CO3, HCO3-, atau CO3

- yang

konsentrasinya tergantung nilai pH air (Richmond, 1986).

8

4.2. Sumber Nitrogen

Nitrogen adalah nutrien penting dalam sistem biologis. Nitrogen akan

terdapat sebagai nitrogen organik dan nitrogen ammonia dalam air limbah,

proporsinya tergantung degradasi bahan organik yang yang berlangsung.

Senyawa nitrogen organik dapat ditransformasi menjadi nitrogen amonium dan

dioksidasi menjadi nitrogen nitrit dan nitrat dalam sistem biologis (Jenie dan

Rahayu, 1993).

Nitrogen merupakan unsur penyusun yang penting dalam sintesis protein,

karena itu diperlukan data tentang nitrogen dan siklusnya agar dapat tercapai

pengolahan air limbah yang tepat. Sebagian besar dari nitrogen total dalam air

terikat sebagai nitrogen organik, yaitu dalam bahan-bahan yang berprotein.

Sumber-sumber nitrogen dalam air dapat bermacam-macam, meliputi hancuran

bahan organik, buangan domestik, limbah industri, limbah perikanan, limbah

peternakan dan pupuk. Bentuk utama nitrogen di air limbah adalah material

protein dan urea. Umur dari air limbah dapat ditentukan dari jumlah amonia

yang ada. Bakteri dapat mengoksidasi amonia menjadi nitrit dan nitrat dalam

lingkungan yang aerobik. Jumlah nitrogen nitrat yang lebih banyak

menunjukkan bahwa air limbah telah distabilkan dengan keberadaan oksigen.

Nitrat sebagai nutrien dapat digunakan oleh binatang untuk memebentuk N-

organik yaitu protein (Metcalf dan Eddy, 2004).

Menurut Davis dan Conwell (1991), jika NH3 dalam kondisi rendah, NO3

bertindak sebagai nutrien untuk pertumbuhan ganggang secara eksesif dan

konversi dari NH3 menjadi NO3 menggunakan sejumlah besar oksigen terlarut.

Menurut Richmond (1986), kebanyakan mikroalga mempunyai kemampuan

menggunakan ammonium (NH4), nitrat (NO3), dan nitrit (NO2), sedangkan

kemampuan mengikat nitrogen dari udara hanya dimiliki oleh mikroalga

prokariotik. Anonim (2009) menjelaskan bahwa N sangat diperlukan dalam

pembentukan protein dan DNA dalam sel mikroalga. Beberapa mikroalga

dapat menggunakan berbagai senyawa N-organik seperti amida, urea,

glutamin, dan asparagin sebagai sumber nitrogen Richmond, 1986).

9

4.3. Sumber Fosfor

Fosfor adalah salah satu elemen penting yang dibutuhkan untuk

pertumbuhan baik oleh tanaman maupun hewan. Fosfor dalam bentuk dasarnya

sangat toksik dan penyebab bioakumulasi (Quevauviller, et.all, 2006). Fosfor

merupakan salah satu elemen utama yang diperlukan untuk pertumbuhan

mikroalga secara normal. Menurut Richmond (1986) kekurangan fosfor dapat

menyebabkan perubahan morfologi sel, misalnya perubahan bentuk dan ukuran

sel, karena fosfor berperan dalam transfer energi dan sintesa asam nukleat.

Bentuk fosfor utama yang digunakan mikroalga adalah P-anorganik.

4.4. Makronutrien Lain

Makronutrien lain yang esensial bagi pertumbuhan mikroalga yakni Ca,

Mg, Na, K, S, dan Cl. Khusus untuk sulfur (S), Bezrra (2007) menyatakan

bahwa sulfur juga merupakan unsur yang diperlukan oleh mikroalga untuk

melakukan biosintesa. Sulfur ditemukan di dalam sel dalam bentuk asam

amino tertentu yang strukturnya mengandung gugus sulfohydril (-SH),

misalnya sistin, sistein, dan metionin.

4.5. Mikronutrien

Beberapa mikronutrien yang esensial terhadap pertumbuhan alga dapat

dilihat pada Tabel 2.3. Selain logam-logam mineral yang terdapat pada Tabel

2.3. mikronutrien lain yang juga sangat penting bagi pertumbuhan mikroalga

adalah thiamin (vitamin B1), cyanocobalamin (vitamin B12), dan terkadang

biotin (FAO, 1996). Menurut Richmond (1986), vitamin B12 dan thiamin

(vitamin B1) diperlukan secara terpisah atau bersama, tetapi vitamin B12 lebih

sering diperlukan dibanding dengan thiamin.

10

Tabel 2. 3. Beberapa Mikronutrien dan Peranannya pada Pertumbuhan

Mikroalga

Unsur Peranan

Besi (Fe) Asimilasi nitrogen, fotosintesis, sintesa pigmen

fotosintesis utama (klorofil-A)

Bohr (B) Diperlukan oleh beberapa cyanobacteria dan diatom,

tetapi tidak diperlukan oleh alga hijau.

Mangan dan Tembaga

(Mn dan Cu)

Komponen penting dalam transfer elektrom fotosintesis,

sebagai komponen dan kofaktor beberapa enzim dan

diperlukan oleh semua alga.

Molibden (Mo) Diperlukan alga untuk reduksi nitrat dan fiksasi nitrogen

Vanadium (V) Penting bagi alga tertentu.

Kobalt (Co) Diperlukan beberapa alga Cyanobacterium, seperti

Calotrix parientina, Coccochloris peniocystic,

Diplocystis aeruginosa.

Silikon Komponen utama dinding sel diatom

Selenium Meningkatkan Cyanobacterium dan menurunkan diatom

Sumber: Richmond (1986)

E. KARAKTERISASI PERTUMBUHAN MIKROALGA

Selama periode kultur sel mikro alga terjadi lima tipe fase pertumbuhan

(Anonim, 2007). Lima fase tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut dan dapat

dilihat pada Gambar 2.1:

1. Pertumbuhan phase lag, yaitu pertumbuhan fase awal dimana penambahan

kelimpahan sel yang terjadi jumlahnya sedikit. Fase ini mudah diobservasi

ketika suatu kultur alga ditransfer dari suatu tempat ke suatu media kultur.

pada fase ini biasanya terjadi stressing fisiologi karena terjadi perubahan

kondisi lingkungan media hidup dari satu media awal ke media yang baru.

Dilain pihak kelarutan mineral dan nutrien mungkin lebih banyak daripada

sebelumnya, sehingga akan mempengaruhi sintesis metabolik dari konsentrasi

11

rendah ke konsentrasi yang tinggi. Dari perubahan-perubahan inilah, maka sel

alga mengalami proses penyesuaian.

2. Setelah fase lag, alga kultur akan mengalami pertumbuhan secara cepat, atau

yang disebut fase pertumbuhan eksponensial. Hal ini ditandai dengan

penambahan jumlah sel yang sangat cepat melalui pembelahan sel alga dan

apabila dihitung secara matematis membentuk fungsi logaritma. Untuk

kepentingan budidaya sebaiknya sel alga dipanen pada akhir fase

eksponensial. Karena pada fase ini, struktur sel masih normal secara nutrisi

terjadi keseimbangan antara nutrien dalam media dan kandungan nutrisi

dalam sel. Selain itu berdasarkan hasil penelitian, pada fase akhir

eksponensial, didapatkan kandungan protein dalam sel sangat tinggi, sehingga

kualitas sel alga benar-benar terjaga untuk kepentingan kultivasi budidaya

lebih lanjut.

3. Pada tahapan pola pertumbuhan terjadi pengurangan kecepatan pertumbuhan

sampai mencapai fase awal pertumbuhan yang stagnan. Pada fase ini disebut

Declining Growth Phase. Pada fase ini ditandai dengan berkurangnya nutrien

dalam media sehinga memengaruhi kemampuan pembelahan sel sehinga hasil

produksi sel semakin berkurang. Walaupun kelimpahan sel masih terjadi

pertambahan namun nilai nutrisi dalam sel mengalami penurunan, maka

untuk kepentingan budidaya perikanan pada fase ini adalah alternatif kedua

untuk dilakukan pemanenan.

4. Stationery phase adalah fase pertumbuhan ketika kelimpahan sel mengalami

pertumbuhan konstan akibat dari kesimbangan katabolisme dan anabolisme

sel. Pada fase ini ditandai dengan rendahnya tingkat nutrien dalam sel dan

biasanya untuk kelimpahan sel alga yang rendah dalam kultur tejadi fase

stationery yang pendek sehingga menyulitkan didalam pemanenan.

Disarankan jangan melakukan pemanenan sel pada fase ini karena bukan

merupakan sumber pakan yang mengandung nutrisi yang tinggi.

5. Death phase adalah fase kematian sel karena tejadi perubahan kualitas air

yang semakin memburuk, penurunan nutrien dalam media kultur dan

kemampuan sel yang sudah tua untuk melakukan metabolisme. Kenyataan ini

biasanya ditandai dengan penurunan jumlah sel yang cepat. Secara morfologi

12

pada fase ini sel alga banyak terjadi kematian dari pada melakukan

pembelahan, warna air kultur berubah, terjadi buih dipermukaan media kultur

dan warna yang pudar serta gumpalan sel alga yang mengendap didasar

wadah kultur. Untuk kepentingan bididaya perikanan pada fase ini dilarang

untuk digunakan sebagai pakan kultivan budidaya. (Anonim, 2007)

Gambar 2.1 . Karakteristik Pertumbuhan Kultur Mikroalga (FAO, 1996)

Menurut Fogg (1975), fase pertumbuhan eksponensial mikroalga pada

kultur volume yang terbatas akan berakhir. Beberapa faktor yang mempengaruhi

pertumbuhan mikroalga antara lain: kehabisan nutrien, laju suplai CO2 dan O2,

perubahan pH, intensitas cahaya, serta auto-inhibisi.

1. Kehabisan Nutrien

Fogg (1975) menerangkan bahwa nitrat dan besi biasanya membatasi

pertumbuhan eksponensial mikroalga. Penambahan nutrien tersebut dapat

memperpanjang fase eksponensial sampai terjadi faktor pembatas lain. Besi

unchelated ferric diendapkan sebagai fosfat dalam media basa. Bentuk besi

tersebut tidak tersedia cukup banyak pada mikroalga, sehingga sulit

menjamin kecukupan suplai besi. Pemberian bahan pengkelat seperti ethylene

diamine tetraacetic acid (EDTA) atau versene memungkinkan jumlah ion

besi dan unsur kelumit (trace element) cukup tersedia untuk memperpanjang

pertumbuhan eksponensial tanpa memberikan efek toksik. Vitamin B12 juga

merupakan faktor pembatas pertumbuhan eksponensial mikroalga.

13

2. Laju Suplai CO2 atau O2

Laju difusi CO2 dari udara ke dalam media menjadi pembatas pertumbuhan

kultur mikroalga pada densitas populasi yang rendah. Peningkatan laju aerasi

kultur secara pengocokan atau pengadukan, atau penggelembungan udara

akan memperpanjang pertumbuhan eksponensial. Suplai CO2 udara yang

diperkaya, diperlukan untuk menjaga pertumbuhan eksponensial kultur padat

mikroalga. Kultur mikroalga biasanya menyuplai 1 – 5 persen CO2, tetapi

konsentrasi setinggi itu bisa menimbulkan efek inhibisi pada beberapa spesies

mikroalga seperti Anabaena cylindrica. Oksigen juga dapat menjadi faktor

pembatas pada kultur mikroalga heterotrop dan aerasi dapat memperpanjang

pertumbuhan eksponensial (Fogg, 1975).

3. Perubahan pH

Perubahan pH media disebabkan oleh penyerapan komponen tertentu.

Penyerapan garam-garam atau ion ammonium sebagai sumber nitrogen

menyebabkan penurunan pH (media terlalu asam). Penyerapan ion nitrat

menyebabkan peningkatan pH, tetapi hal ini dapat disangga dengan

pengambilan CO2 oleh media, sehingga jarang mempengaruhi pertumbuhan.

Keterbatasan CO2 merangsang penggunaan bikarbonat dalam fotosintesis

yang dapat meningkatkan pH media hingga pH 11 atau lebih sehingga

pertumbuhan mikroalga terhenti. Penggunaan beberapa asam organik tanpa

memperhatikan jumlah kation juga meningkatkan pH, sehingga media terlalu

basa (Fogg, 1975).

4. Kekurangan Cahaya

Fogg (1975) menyatakan bahwa sinar matahari tidak dapat diterima secara

penuh pada kultur mikroalga yang padat, sehingga fotosintesis hanya

dilakukan oleh sel alga yang terletak di bagian atas atau permukaan media.

Kultur yang sangat padat menyebabkan bagian bawah media menjadi gelap,

sehingga pertumbuhan eksponensial berubah menjadi pertumbuhan linier,

yaitu pertumbuhan yang proporsional dengan waktu, sampai timbul faktor

pembatas lain.

14

5. Autoinhibisi

Beberapa alga telah terbukti menghasilkan bahan-bahan toksik terhadap

dirinya dalam proses metabolismenya. Akumulasi bahan beracun tersebut

mengakibatkan pertumbuhan eksponensial terhenti. Kasus autoinhibisi dalam

kultur tidak murni telah ditemukan pada beberapa mikroalga, misalnya

Nostoc punctiforme, Chlorella vulgaris dan Nitzschia palea (Fogg, 1975).

Jika terjadi autoinhibisi, pertumbuhan akan terhenti pada saat konsentrasi sel

tertentu telah tercapai. Kasus ini dapat diatasi dengan melakukan pemanenan

mikroalga atau pengenceran media tanpa menambahkan nutrien. FAO (1986)

menambahkan bahwa intensitas cahaya yang terlalu tinggi juga dapat

mengakibatkan autoinhibisi cahaya (foto-inhibisi).

F. ELIMINASI NUTRIEN DARI LIMBAH CAIR PETERNAKAN

Kebanyakan usaha kegiatan industri menghasilkan limbah cair yang

mengandung beberapa macam garam dan bahan organik, demikian juga limbah

cair usaha peternakan sapi, oleh karena itu jenis limbah cair ini dapat dijadikan

medium pertumbuhan mikroalga ( Aspuranto, 1980). Nutrien yang berlebihan

akan mendorong untuk terjadinya pertumbuhan alga yang pesat yang pada

akhirnya akan mengakibatkan penurunan kandungan DO (Metcalf dan Eddy,

2004).

1. Degradasi Senyawa Karbon

Degradasi senyawa karbon terjadi ketika senyawa-senyawa organik

diuraikan dan dioksidasi oleh mikroorganisme heterotropik pada proses aerasi.

Mikroorganisme tersebut menggunakan sumber karbon yang sama, baik untuk

sintesis sel menghasilkan sel-sel baru maupun untuk oksidasi (Qin, 2005).

Menurut Widianingsih (2008), degradasi senyawa organik aerobik secara

sederhana dapat dituliskan dengan reaksi berikut :

Karbohidrat

Protein

Hidrokarbon Mikroorganisme

O2

CO2 + H2O + mineral + biomassa baru

Karbohidrat

Protein

Hidrokarbon Mikroorganisme

O2

15

2. Proses Penyisihan Nitrogen Secara Biologis

Degradasi limbah secara biologis merupakan proses yang berlangsung

secara alamiah. Sistem biologis yang terkendali dan tak terkendali merupakan

sistem yang utama yang digunakan untuk menangani limbah organik. Dalam

sistem biologis, mikroorganisme mnenggunakan limbah untuk bahan selular baru

dan menyediakan energi untuk sintesis (Jenie dan Rahayu, 1993).

Prorses penyisihan limbah secara biologis terbagi menjadi tiga jenis

berdasarkan kebutuhan proses terhadap keberadaan oksigen terlarut, yaitu:

a. Oksidasi bahan-bahan organik menggunakan oksigen sebagai akseptor elektron

merupakan mekanisme untuk menghasilkan energi kimiawi bagi

mikroorganisme yang berperan dalam proses pengolahan secara aerobik.

b. Oksidasi bahan-bahan organik menggunakan pengoksidasi selain oksigen

seperti karbondioksida, senyawa-senyawa organik yang telah teroksidasi

sebagian sulfat dan nitrat dapat digunakan oleh kelompok mikroorganisnme

yang berperan dalam proses pengolahan secara anaerobik.

c. Proses pengolahan limbah yang menggunakan mikroorganisme yang bersifat

obligat aerob dan obligat anaerob atau fakultatif. Mikroorganisme-

mikrorganisme tersebut dapat melakukan metabolisme terhadap bahan-bahan

organik secara sempurna dengan adanya oksigen terlarut (Quevauviller, 2006).

Dekomposisi bahan organik yang mengandung nitrogen ditunjukkan oleh

terbentuknya ammonia. Pada kondisi aerobik bakteri nitrifikasi merombak

ammonia menjadi nitrit selanjutnya masih dalam kondisi aerobik nitrit dioksidasi

menjadi nitrat. Proses selanjutnya pada kondisi aerobik atau anoksik bahan

organik dioksidasi dan nitrat digunakan sebagai aseptor hidrogen untuk

membebaskan gas nitrogen (Becker, 1994).

Transformasi bentuk senyawa nitrogen dapat dijadikan sebagai prinsip

untuk penyisihan nutrien secara biologis. Perubahan tersebut dapat digambarkan

dengan siklus nitrogen dalam proses oksidasi, sebagaimana ditunjukkan pada

Gambar 2.2. Nitrogen dalam limbahn cair yang tidak ditangani biasanya dalam

bentuk amoinia atau nitrogen organik, baik dalam bentuk terlarut maupun partikel.

Nitrogen dapat terjadi dalam berbagai bentuk dalam limbah cair dan mengalami

16

transformasi dalam penaganan limbah cair. Transformasi ini mengikuti konversi

amonia-nitrogen untuk produk yang dapat dengan mudah dibuang dari limbah cair.

Dua mekanisme yang utama dalam pembuangan atau penyisihan nitrogen adalah

asimilasi dan proses nitrifikasi-denitrifikasi (Metcalf dan Eddy, 2004).

Transformasi nitrogen diantaranya dipengaruhi oleh keseimbangan oksigen terlarut.

Gambar 2.2. Siklus nitrogen dalam proses oksidasi biologis (Eckenfelder, 1989)

1.1. Nitrifikasi

Nitrifikasi dapat didefinisikan sebagai konversi biologis nitrogen dari

komponen organik atau dari bentuk tereduksi ke bentuk teroksidasi. Pada

penanganan pencemaran air, nitrifikasi adalah proses biologis yang akan

mengoksidasi ion amoniak menjadi nitrit atau nitrat. Pada dasarnya, faktor-faktor

yang berpengaruh pada proses nitrifikasi antara lain konsentrasi amonia dan nitrit,

konsentrasi oksigen terlarut, suhu, pH dan waktu retensi (Jenie dan Rahayu,

1993). Menurut Metcalf dan Eddy (1991), faktor pengendali nitrifikasi antara

lain: konsentrasi amonia/nitrit, konsentrasi DO, pH, temperatur, dan rasio BOD5/

TKN. Konsentrasi DO diatas 1 mg/L adalah syarat untuk terjadinya nitrifikasi.

Nitrogen Organik

Bahan Organik + O2 + NH3 Sel CH2O + O2 + H2O

Sel + CO2 + H2O

NH3 + CO2 + H2O

NO2

NO3

Sintesis

otoksidasi

nitrifikasi

denitrifikasi

+CH2O

N2 + N2O

17

1.2. Denitrifikasi

Denitrifikasi adalah proses reduksi nitrat menjadi gas nitrogen. Konversi ini

melalui beberapa sneyawa antara yaitu HNO2, NO, N2O. Proses denitrifikasi

memerlukan elektron donor yang berasal dari bahan organik atau senyawa-

senyawa tereduksi seperti sulfida atau hidrogen. Karena terbatasnya elektron

donor sehingga senyawa antara tersebut sangat mudah terbentuk (Boyd,1984).

Denitrifikasi merupakan langkah kedua dalam penyisihan nitrogen setelah

proses nitrifikasi. Pembuangan nitrogen dalam bentuk nitrat dikonversi menjadi

gas nitrogen dalam kondisi anoksik (tanpa oksigen). Reaksi untuk pengurangan

nitrat:

NO3- NO2

- NO N2O N2

Tiga senyawa terkahir merupakan produk gas yang dapat dilepas ke

atmosfer. Faktor-faktor yang berpengaruh pada proses denitrifikasi antara lain

konsentrasi bahan organik, konsentrasi oksigen terlarut, suhu, pH dan waktu

retensi (Jenie dan Rahayu, 1993).

3. Penyisihan Fosfat

Keberadaan fosfor dalam bentuk fosfat yang bersamaan dengan nitrat

seakan memacu pertumbuhan alga pada badan air. Limbah cair umumnya

mengandung fosfor dalam bentuk fosfat, polifosfat, dan senyawa-senyawa organik

fosfor. Konsentrasi PO4-3

0,5 mg/L dapat mencegah pertumbuhan alga,

sedangkan pertumbuhan alga dapat dihentikan pada konsentrasi PO4-3

dibawah

0,005 mg/L (Reynolds, 1990).

Penyisihan fosfat dilakukan pada kondisis aerobik karena pada kondisi

anaerobik terjadi pembebasan ortofosfat sehingga kandungan ortofosfat pada

sistem penanganan limbah cair akan meningkat. Pada kondisi aerobik terjadi

pemanfaatan ortofosfat untuk sintesis sel dan disimpan untuk kebutuhan dimasa

mendatang, bersamaan dengan penyisihan senyawa organik. Proses aerobik

mampu menurunkan kandungan fosfat dalam limbah cair sekitar 10-30%. Proses

penyisihan tidak akan berjalan pada konsentrasi oksigen terlarut sebesar 0,2-

0,4mg/L. Efisiensi penyisihan fosfat dipengaruhi oleh oksigen terlarut, pH,

konsentrasi biomassa dan laju aliran udara (Quevauviller dan Andre, 2006).

III. METODOLOGI

A. BAHAN DAN ALAT

1. Bahan

Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Limbah cair usaha kegiatan peternakan dari MT Farm Ciampea

b. Air Danau LSI IPB.

c. Aquades

d. Bahan kimia untuk analisis COD yaitu larutan K2Cr2O7 0.0167 M,

reagen H2SO4, indikator ferroin, larutan FAS 0.1 M.

e. Bahan kimia untuk analisis kadar nitrogen yaitu digestion reagen,

larutan NaOH 6N, larutan H2SO4 0.02 N, larutan H3BO3 2%.

f. Bahan kimia untuk analisis kadar ortofosfat yaitu larutan ammonium

molibdat, larutan SnCl2.

g. Bahan kimia untuk analisis kadar nitrat yaitu larutan standar nitrat,

larutan NaCl 30%, larutan H2SO4, reagen brusin-asam sulfanilat.

h. Bahan kimia untuk kerapatan sel metode haemacytometer yaitu larutan

lugol 2%.

i. Kertas milipore (0.45 μm) untuk mengetahui konsentrasi sel metode

TSS.

2. Alat

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Tangki aerator untuk pretreatment limbah.

b. Bak kultivasi berbahan kaca dan fiberglass.

c. Alat-alat untuk analisis laboratorium (erlenmeyer, gelas piala, gelas

ukur, labu takar, pipet mohr, pipet tetes, mikropipet manual, bulp, buret,

haemacytometer, tabung ulir)

d. Spektrofotometer DR 2000

e. Spektrofotometer HACH

f. Alat destilasi Kjeldhal

19

g. Oven

h. Pompa Vakum

i. Penangas Air

j. Mikroskop

k. Reaktor COD

B. METODE PENELITIAN

1. Pembuatan Tangki Aerator

Tangki aerator terbuat dari torn berbahan plastik yang dilengkapi dengan

pipa paralon berbahan PVC, pompa aerator, dan kran untuk mengatur

aliran udara ke dalam torn, dalam tangki aerator dilengkapi dengan pipa

paralon untuk membantu distribusi aerasi (Gambar 3.1). Pre-treatment ini

bertujuan untuk mengurangi kandungan bahan organik, mengurangi bau

dari limbah, dan pengkondisian media untuk kultivasi mikroalga.

Tangki Pre Treatment

Kran pengatur udara

BlowerKran pengeluaran limbah Paralon distribusi udara

Gambar 3.1. Tangki Pre-Treatment Limbah Cair Peternakan

20

2. Pembuatan Bak Kultivasi

Bak kultivasi untuk kultur konsorsium mikroalga didesain berbahan kaca

dengan dimensi (25 x 40 x 50) cm3 = 50.000 cm

3 = 50 L untuk penelitian

pendahuluan dan fiberglass dengan dimensi (100 x 60 x 40) cm3 =

240.000 cm3 = 240 L untuk penelitian utama. Bentuk bak kultivasi dapat

dilihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2. Bak Media Kultivasi Mikroalga

3. Pengambilan Limbah Cair Organik

Limbah cair organik yang dipakai sebagai nutrien dalam sistem kultur

konsorsium mikroalga ini diambil dari usaha kegiatan peternakan sapi

pedaging MT Farm, Ciampea. Limbah sumber ini diduga merupakan

penyebab algae blooming secara alami. Sehingga dapat dipastikan limbah

ini mengandung nutrien yang dibutuhkan mikroalga secara umum.

4. Analisis Karakterisasi Limbah Organik dan Pre-treatment

Sebelum limbah dipakai sebagai nutrien, terlebih dahulu dilakukan

karakterisasi limbah dari segi nutrien, COD, TSS dan pH. Hal ini

dilakukan untuk menduga perlu atau tidaknya faktor pengenceran serta

pengendalian pH yang tepat terhadap limbah, sebelum diumpankan

sebagai nutrien ke dalam sistem kultur konsorsium mikroalga. Pengujian

kadar nutrien limbah untuk analisis kadar nitrogen dilakukan dengan

metode TKN, analisis kadar fosfor dilakukan dengan metode Ortofosfat/

a. Skala Kecil (28 L) b. Skala Besar (240

L)

21

Stannous Chloride), analisis kadar kalium dilakukan dengan metode

Absorption Spectrophotometry (AAS) oleh laboratorium CDSAP,

Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi

Pertanian,Institut Pertanian Bogor dan análisis kadar nitrat dilakukan

dengan metode Brusin. Pengukuran TSS limbah dilakukan dengan

menggunakan kertas saring milipore (0.45 μm) dan metode

spektrofotometer DR 2000. Pengukuran pH dilakukan dengan pH meter

Beckman terkalibrasi. Setelah selesai dilakukan pengujian karakterisasi

limbah cair, dilanjutkan dengan pre-treatment yang bertujuan untuk

mengurangi kandungan bahan organik dalam limbah dan bau dari limbah

cair peternakan.

5. Media Pertumbuhan

Media pertumbuhan yang digunakan adalah limbah cair kegiatan

peternakan. Kadar nutrien N, P, K serta pH yang telah diketahui dari

limbah, kemudian dibandingkan dengan kadar nutrien N, P, K serta pH

yang optimum bagi pertumbuhan mikroalga pada literatur. Hal ini

dilakukan untuk menentukan faktor pengenceran serta pengendalian pH

yang tepat. Volume keseluruhan media dalam kolam sebanyak 100 liter,

dimana volume limbah cair 75% ( 75 liter).

6. Inokulum Mikroalga diambil

Sampel konsorsium mikroalga dalam sistem kultur ini berasal dari Danau

LSI IPB yang diduga memiliki banyak kandungan mikroalga dengan

parameter badan air yang ditandai dengan warna hijau tua. Sampling

dilakukan di lima titik acak dengan jumlah 25% dari volume keseluruhan

kultur per kolam yakni 25 L.

7. Analisis Kualitas Media Kultur (Eliminasi Nutrien)

Limbah yang dipakai sebagai nutrien dalam kultur mikroalga diukur

parameter eliminasi nutriennya seperti kadar oksigen terlarut (Dissolved

Oxygen/ DO), chemical oxygen demand (COD), total suspenden solid

22

(TSS), kadar N-organik, kadar N-NH3, kadar N-NO3-, kadar fosfat, kadar

kalium, pH, serta suhu. Metode analisis kadar N-organik, N-NH3, N-NO3,

fosfat, kalium, COD, TSS, dan pH dijelaskan di Lampiran 1. Untuk

analisis DO menggunakan DO meter, pengukuran suhu menggunakan

termometer, dan analisis kadar kalium diuji oleh CDSAP Teknologi

Industri Pertanian IPB, dengan metode APHA ed 20th 311B, 2005.

8. Analisis Pertumbuhan Mikroalga

Pertumbuhan mikroalga dari kedua kolam dicek pertumbuhannya setiap

dua hari (mulai hari ke-0 sampai hari ke-24) dan menerapkan sistem semi

kontinu pada saat pertumbuhan mikroalga memasuki fase stasioner.

Pengamatan pertumbuhan mikroalga dilakukan di laboratorium melalui

perhitungan kerapatan sel dengan metode Haemacytometer, konsentrasi sel

dengan metode TSS (metode spektrofotometer dan menggunakan kertas

saring milipore) dan prevalensi/dominasi jenis mikroalga dalam

konsorsium dengan metode SRC. Penentuan prevalensi dan dominasi

jenis mikroalga dalam konsorsium dilakukan oleh Laboratorium

Produktivitas dan Lingkungan Perairan (ProLing), Departemen

Manajemen Sumberdaya dan Perairan, Fakultas Perikanan IPB.

9. Teknik Kultivasi Mikroalga dengan Sistem Semi Kontinu

Kultivasi mikroalga dilakukan denga tiga kali percobaan secara semi

kontinu. Percobaan I dilakukan dengan membuat media pertumuhan yaitu

75% limbah cair peternakan ditambah 25% kultur mikroalga. Setelah

mencapai pertumbuhan maksimum dilakukan pemanenan sebanyak 25%

secara semi kontinu. Dilanjutkan dengan percobaan II yaitu setelah

penambahan nutrien (limbah cair peternakan sebanyak 25%) dan diamati

pertumbuhan mikroalga setelah mulai kehabisan nutrien dan pertumbuhan

mikroalga mulai berkurang dilakukan pemanenan sebanyak 75% secara

semi kontinu, supaya mikroalga yang mati tidak menjadi toksik bagi

lingkungannya. Setelah ditambah nutrien (limbah cair peternakan)

sebanyak 75% dilakukan percobaan III dan diamati sampai media

23

kehabisan nutrien untuk pertumbuhan mikroalga, hal ini dapat dilihat dari

mikroalga yang sudah memasuki fase kematian.

10. Teknik Pemanenan Mikroalga

Teknik pemanenan mikroalga dilakukan dengan cara sentrifugasi, yaitu

dengan cara memasukkan kultur hasil panen ke dalam tabung sentrifuse,

kemudian diputar pada kecepatan yang tinggi (2500 rpm) selama 20 menit.

Setelah selesai disentrifuse air pada yang sudah terpisah dari endapan

mikroalga dipipet, mikroalga yang mengendap pada bagian dasar tabung

dipindahkan ke dalam cawan petri, kemudian dikeringkan di oven pada

suhu ± 650C, sampai mikrolaga terlihat kering secara fisik.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. KARAKTERISASI LIMBAH PETERNAKAN

Limbah yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah cair yang berasal

dari usaha kegiatan peternakan sapi pedaging di MT Farm, Ciampea. Limbah cair

yang digunakan berupa urin sapi, air bekas pembersihan sapi dan pembersihan

kandang sapi. Volume urin yang dihasilkan oleh sapi pedaging pada kegiatan usaha

peternakan sapi MT Farm Ciampea ini 5-10 liter/ekor/sapi. Menurut Mubaroq

(2009), volume urin dari sapi perah sebanyak 10-20 liter/ekor/hari. Secara garis

besar tujuan dari pengolahan limbah cair secara biologis adalah untuk perombakan

ikatan karbon (eliminasi BOD atau COD), eliminasi nitrogen (nitrifikasi dan

denitrifikasi), eliminasi fosfor, pemisahan partikel tersuspensi, dan disinfeksi.

Pengolahan limbah cair peternakan ini dilakukan dengan memanfaatkannya sebagai

media kultivasi mikroalga. Sebelum limbah tersebut digunakan dalam penelitian,

limbah di-treatment terlebih dahulu untuk mengurangi kandungan bahan organik dan

bau yang ditimbulkan limbah. Limbah di-treatment pada tangki aerator selama lima

minggu. Setelah limbah di-treatment dilakukan karakterisasi limbah untuk

mengetahui kandungan nutrien yang terdapat dalam limbah. Hasil pengujian

karakterisasi limbah cair peternakan tersaji pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1. Hasil Karakterisasi Limbah Cair Peternakan

Parameter

Nilai (mg/L)

Sebelum

pretreatment

Sesudah

pretreatment

Ortofosfat 12,78 11,12

N-NH3 10,95 4,09

N-NO3 3,54 5,14

N-Organik 13,65 6,82

COD 1846 989

TSS Millipore 385 160

TSS Spektrofotometer 380 100

25

Dari Tabel 4.1 dapat dilihat nilai kandungan bahan nutrien dalam limbah cair

peternakan berkurang kecuali kandungan N-NO3, jumlahnya meningkat. Kenaikan

kadar N-NO3 ini disebabkan adanya reduksi kandungan N-organik dalam limbah

menjadi N-NH3 melalui proses hidrolisis. Kadar N-NH3 berkurang karena terjadi

proses nitrifikasi yang menghasilkan produk akhir N-NO3 sehingga kadar N-NO3

dalam limbah cair ya di-treatment ini meningkat.

Pospat dan N-NO3 menunjukkan kandungan bahan nutrien dalam limbah cair.

Dari nilai COD dapat diketahui total kandungan bahan organik termasuk total

nitrogen organik yang terdapat dalam limbah cair. Nilai TSS (Total Suspended

Solid) atau total padatan tersuspensi menunjukkan padatan yang tersuspensi di dalam

limbah cair berupa bahan-bahan organik dan anorganik. Materi yang tersuspensi

mempunyai dampak buruk terhadap kualitas air karena mengurangi penetrasi

matahari/ cahaya ke dalam air, kekeruhan air meningkat yang menyebabkan

gangguan pertumbuhan bagi organisme produser yang terdapat dalam perairan.

B. KARAKTERISASI PERTUMBUHAN MIKROALGA

Mikroalga merupakan tumbuhan air yang berukuran mikroskopik, memiliki

berbagai potensi yang dapat dikembangkan, baik sebagai sumber pangan, pakan,

farmasi, dan saat ini sudah mulai dikembangkan sebagai sumber bahan bakar alternatif

(biofuel). Mikroorganisme ini berfotosintesis untuk mengubah cahaya matahari dan

karbondioksida menjadi karbohidrat sebagai sumber energi untuk kelangsungan

hidupnya. Budidaya mikroalga sangat menarik karena tingkat pertumbuhan yang tinggi

dan cepat, dan mampu beradaptasi dengan cepat terhadap perubahan lingkungan yang

bervariasi.

1. Karakterisasi Inokulum Mikroalga

Mikroalga yang digunakan dalam penelitian ini berasal dari air danau LSI

IPB. Pemilihan inokulum dari danau ini karena jumlahnya tersedia dalam jumlah

banyak, dan diyakini banyak terdapat mikroalga dalam danau LSI IPB, hal ini dapat

dilihat dari penampakan air danau secara fisik yang berwarna hijau seperti pada

Gambar 4.1. Jenis mikroalga ini juga sudah beradaptasi dengan iklim lingkungan di

Bogor. Hasil pengujian karakterisasi air danau LSI IPB tersaji pada Tabel 4.2 dan

26

hasil analisisi dominasi dan prevalensi konsorsium mikroalga danau LSI IPB tersaji

paba Tabel 4.3.

Gambar 4.1. Danau LSI IPB

Tabel 4.2. Hasil Karakterisasi Air Danau LSI IPB

Karakteristik Hasil

Fosfat 10,7 mg/L

N-Organik 4,09 mg/L

N-NH3 2,73 mg/L

N-NO3 0,289 mg/L

COD 4614 mg/L

TSS-millipore 60 mg/L

TSS-spektrofotometer 46 mg/L

Kerapatan sel 361111 ind/ml

(Sumber : Rachmad Danu Subrata, 2010)

Sampel inokulum mikroalga dari danau LSI dilakukan juga analisis

prevalensi dan dominansi untuk mengetahuia jenis mikroalga yang terdapat dalam

inokulum yang aka digunakan. Hasil pengujian tersaji pada Tabel 4.3. Dari hasil

analisis ini terdapat 13 taksa mikroalga yang terdapat dalam konsorsium mikroalga

dari air danau LSI IPB. Jumlah total mikroalga yang terdapat dalam sampel yang

diuji sebanyak 46.688 individu/liter. Indeks keragaman sebesar 1,87; indeks

keseragaman sebesar 0,73. Dari hasil nilai perhitungan analisis mikroalga ini,

keragaman mikroalga masih tergolong rendah, ditunjukkan dari nilai keragaman

masih dibawah 2,3026 (keterangan nilai ketentuan keragaman dapat dilihat di

Lampiran 2). Nilai keseragaman berkisar antara 0-1, dan dari hasil perhitungan

analisis mikroalga ini nilai keseragaman mendekati satu (0,73), maka jumlah setiap

spesies/taksa hampir sama. Dari 13 taksa ini tidak ada jenis mikroalga yang

27

mendominasi, walaupun jumlah Selenastrum sp dan Ankristodesmus lebih banyak

dibandingkan jenis mikroalga yang lain, namun kedua jenis mikroalga belum cukup

mendominasi dari total seluruh mikroalga yang terdapat dalam konsorsium ini. Hal

ini ditunjukkan dari data indeks dominasi yang bernilai 0,206 (masih dibawah 0,5).

Untuk ketentuan nilai dan cara pernitungan indeks keragaman, indeks keseragaman,

dan indeks dominansi tersaji di Lampiran 2.

Tabel 4.3. Hasil Analisis Prevalensi dan Dominasi Mikroalga dalam Konsorsium

Organisme Kelimpahan (ind/l)

CYANOPHYCEAE

Microcystis sp.

EUGLENOPHYCEAE

Euglena sp.

Trachelomonas sp.

CHOLOPHYCEAE

Ankistrodesmus

Dictyosphaerium sp.

Gloeocystis

Westella sp.

Gloeotilla sp.

Kirchneriella sp.

Selenastrum sp.

XANTHOHYCEAE

Centritractus sp.

CRYPTOPHYCEAE

Cryptomonas sp.

DINOPHYCEAE

Glenodinium sp.

4444

356

178

8800

5600

266

4622

3733

2311

18400

89

711

178

Jumlah Taksa 13

Kelimpahan Total (ind/l) 49688

Indeks Keragaman 1.87

Indeks Keseragaman 0.73

Indeks Dominasi 0.206

2. Pertumbuhan Mikroalga pada Limbah Cair Peternakan

Mikroalga merupakan komponen dasar dalam rantai makanan dalam

lingkungan air. Organisme ini menyimpan energi selama fotosintesis dan berguna

sebagai produsen dalam jaring-jaring makanan. Pertumbuhan adalah bertambahnya

28

susbtansi sebagai akibat dari metabolisme biota tersebut. Menurut Dwidjoseputro

(1986), pertumbuhan untuk organisme bersel satu (unisel) diartikan sebagai

pertambahan jumlah sel. Laju pertumbuhan untuk organisme bersel satu adalah

jumlah sel persatuan waktu. Laju pertumbuhan mikroalga akan membentuk kurva

pertumbuhan mulai dari fase lag (fase adaptasi), fase eksponensial, fase penurunan

pertumbuhan, fase stasioner, dan fase kematian. Pertumbuhan mikroalga

dipengaruhi oleh konsentrasi DO, pH, suhu, kekeruhan, keadaan di permukaan air,

dan ketersediaan nutrien dalam air tersebut.

Pola pertumbuhan mikroalga pada penelitian ini diketahui dengan cara

menghitung jumlah sel dibawah mikroskop dengan menggunakan hemasitometer.

Untuk mengetahui pola dan waktu pertumbuhan mikroalga pada limbah cair

peternakan, terlebih dahulu dilakukan penelitian pendahuluan, yaitu kultivasi pada

skala kecil dengan menggunakan bak aquarium. Pada penelitian pendahuluan ini ada

dua perlakuan konsentrasi: bak I (75% limbah : 25% mikroalga), bak II (50% limbah

: 50% mikroalga). Pada penelitian pendahuluan ini perhitungan jumlah sel dilakukan

pada hari pertama dan setelah media mulai terlihat berwarna hijau. Hasil

perhitungan dari sampel yang diamati tersaji pada Lampiran 4. Kurva pertumbuhan

mikroalga dalam penelitian pendahuluan ini dapat dilihat pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2. Kurva Pertumbuhan Mikroalga dalam Media Limbah Cair Peternakan

Keterangan : = pemanenan mikroalga

= pemanenan mikroalga dan penambahan nutrien

0

200,000

400,000

600,000

800,000

1,000,000

1,200,000

1,400,000

1,600,000

1,800,000

2,000,000

0 5 10 15 20 25

Ke

rap

atan

se

l (in

d/m

l)

Hari ke-

75%:25%

50%:50%

1 L

1L

2L

29

Sel mikroalga sangat tahan dalam kondisis lingkungan yang tidak sesuai bagi

pertumbuhan optimumnya, karena dapat membentuk spora dorman yang tahan

terhadap kodisi lingkungan yang buruk. Hal ini ditunjukkan dapat bertahannya

kultur mikroalga pada media limbah cair, saat fase adaptasi mulai dari H-0 sampai

H-11. Pada penelitian pendahuluan ini setelah terjadi pertumbuhan mikroalga yang

mulai melimpah dilihat dari penampakan fisik seperti pada Gambar 4.3, dilakukan

pemanenan mikroalga yang tumbuh dipermukaan media mulai H-13 tanpa

penambahan nutrien dan juga pada H-17. Setelah mikroalga dipanen dilakukan

pengadukan media, supaya nutrien yang mengendap dibagian bawah tercampur

keseluruh bagian media. Teknik pemanenan seperti ini dilakukan untuk memastikan

nutrien yang tersedia dalam media sudah berkurang sampai batas minimum

kemampuan mikroalga hidup. Pemanenan mikroalga di bagian atas juga bertujuan

membantu penetrasi cahaya ke dalam media. Pada H-19 dilakukan pemanenan

diikuti dengan penambahan nutrien. Dari grafik kelimpahan mikroalga terlihat

setelah pemanenan mikroalga tanpa penambahan nutrien pertumbuhan mikroalga

semakin menurun (memasuki fase kematian), hal ini menunjukkan bahwa

ketersediaan nutrien pada media semakin sedikit. Sementara pemanenan yang diikuti

dengan penambahan nutrien pada H-19, terlihat lagi pertumbuhan mikroalga

(memasuki fase eksponensial).

Pada bak I kelimpahan mikroalga lebih banyak dibandingkan bak II. Dari

dua perlakuan konsentrasi ini, bak I menjadi pilihan untuk penelitian utama karena

kelimpahan mikroalga lebih banyak dibandingkan dengan bak II, selain itu juga

jumlah limbah yang didegradasi lebih banyak, sehingga lebih banyak manfaatnya

untuk penanganan limbah cair peternakan.

Pengukuran biomassa pada penelitian ini didasarkan pada biomassa kasar,

karena teknik kultur alga murni sulit diterapkan, khusunya pada skala besar (skala

lapangan). Biomassa kasar masih mengandung bahan-bahan organik dan anorganik,

bakteri serta mikroorganisme lainnya seperti jamur dan kadang-kadang protozoa.

Selain dari perhitungan kerapatan sel dengan hemasitometer, kelimpahan mikroalga

juga dapat diketahui dengan menghitung total suspenden solid (TSS) pada media ini.

TSS adalah padatan yang tersuspensi di dalam air berupa bahan-bahan organik dan

anorganik yang dapat disaring dengan kertas millipore berpori-pori 0,45μm. Data

30

hasil pengamatan pada kultivasi mikroalga skala kecil dapat dilihat di Lampiran 3.

Untuk TSS pada kedua perlakuan ini tersaji pada Gambar 4.4 dan 4.5.

Gambar 4.3. Pertumbuhan Mikroalga pada Skala Kecil.

Keterangan : = pemanenan mikroalga

= pemanenan mikroalga dan penambahan nutrien

Gambar 4.4. Kurva Total Suspended Solid pada Bak I (75% : 25%)

0

500

1000

1500

2000

2500

0 5 10 15 20 25

TSS

(mg/

L)

Millipore

Spektrofotometer

Hari ke-

1L 1L 2L

31

Keterangan : = pemanenan mikroalga

= pemanenan mikroalga dan penambahan nutrien

Gambar 4.5. Kurva Total Suspended Solid pada Bak II (50% : 50%)

Cahaya dan klorofil merupakan faktor penting dalam proses fotosintesis

mikroalga. Mikroalga mampu mengasimilasi karbon inorganik untuk dikonversi

menjadi senyawa-senyawa organik. Oleh karena itu sangat penting untuk

memperhatikan intensitas cahaya, serta periode pencahayaan dalam sistem kultur

mikroalga. Keberadaan cahaya menentukan bentuk kurva pertumbuhan mikroalga

yang melakukan fotosintesis. Kebutuhan cahaya tergantung pada kedalaman dan

kepadatan kultur, semakin dalam kultur dan semakin tinggi kepadatan kultur,

intensitas cahaya yang dibutuhkan semakin tinggi.

Pada penelitian ini yang terlihat secara fisik adalah pertumbuhan mikroalga

hijau. Mikroalga hijau akan melimpah pada kondisi suhu dan cahaya yang tinggi.

Suhu optimum untuk pertumbuhan mikroalga berkisar antara 20-300C. Suhu

mempengaruhi kecepatan reaksi kimia dan biokimia yang terjadi dalam air dan

organisme yang hidup di dalamnya. Peningkatan suhu air dapat meningkatkan

aktifitas mikroalga, karena reaksi kimia dan biokimia yang terjadi dalam tubuh

mikroalga semakin cepat. Dalam penelitian ini suhu media pertumbuhan mikroalga

cenderung fluktuatif yaitu berada pada kisaran 24-320C, hal ini disebabkan karena

penelitian ini dilakukan dengan metode pendekatan lapangan, jadi sangat tergantung

dengan suhu lingkungan. pH optimum untuk pertumbuhan mikroalga berada pada

kisaran 4-11.

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 5 10 15 20 25

TSS

(mg/

L)

75% Limbah (Bak I)

50% Limbah (Bak II)

Hari ke-

1L2L

1L

32

Gambar 4.6. Suhu dan pH media kultivasi

Dalam penelitian ini pH media pertumbuhan mikroalga berada pada kisaran

7-11, dan pH media pertumbuhan mikroalga cenderung naik (data hasil pengukuran

pH tersaji di Lampiran 6). Perubahan pH media disebabkan oleh penyerapan

komponen tertentu. Penyerapan garam-garam atau ion ammonium sebagai sumber

nitrogen menyebabkan penurunan pH (media terlalu asam). Penyerapan ion nitrat

menyebabkan peningkatan pH, tetapi hal ini dapat disangga dengan pengambilan

CO2 oleh media, sehingga jarang mempengaruhi pertumbuhan. Keterbatasan CO2

merangsang penggunaan bikarbonat dalam fotosintesis yang dapat meningkatkan pH

media hingga pH 11 atau lebih sehingga pertumbuhan mikroalga terhenti.

Peningkatan nilai pH ini disebabkan oleh penurunan kandungan CO2. Kandungan

CO2 berkurang karena proses fotosintesis mikroalga menggunakan CO2 yang terlarut

dalam air limbah.

C. ELIMINASI NUTRIEN DARI LIMBAH CAIR PETERNAKAN

Nutrien merupakan substansi yang dibutuhkan organisme untuk bertahan

hidup atau yang dibutuhkan untuk sintesis komponen organik sel (pertumbuhan sel).

Nutrien yang dibutuhkan mikroalga untuk pertumbuhan sel ada unsur hara makro (C,

H, N, P, K, S, Mg, dan Ca) dan unsur hara mikro (Fe, Cu, Mn, Zn, Co, Mo, Bo, Vn,

dan Si). Diantara unsur makro ini N dan P sering menjadi faktor pembatas

pertumbuhan mikroalga (Reynolds, 1990).

0

5

10

15

20

25

30

35

0 2 4 6 8 1012141618202224

Suh

u (

°C)

Hari ke-

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 1012141618202224

pH

Hari ke-

33

1. Eliminasi Nitrogen

Nitrogen merupakan unsur makronutrien yang berpengaruh terhadap kegiatan

metabolisme sel yaitu proses transportasi, katabolisme, asimilasi, dan khusunya

biosintesis protein (Agustini dan Kabinawa, 2002). Nitrogen merupakan

nutrien, karenanya mikroorganisme hadir dalam proses penanganan yang akan

mengasimilasi amonia-nitrogen dan memasukkannya ke dalam massa sel.

Nitrogen yang terdapat dalam berbagai bentuk di alam seperti nitrogen organik,

amonia (NH3), ion amonium (NH4+), ion nitrit (NO2

-), ion nitrat (NO3

-),

merupakan nutrien yang harus dibatasi jumlahnya dalam air limbah (air

buangan), supaya pertumbuhan alga dapat dikontrol dalam badan air.

Kandungan nitrogen dalam badan air perlu dibatasi karena N-NH3 dalam jumlah

yang tinggi bersifat racun bagi ikan, NH3 dalam jumlah rendah dan NO3-

merupakan nutrien untuk pertumbuhan alga yang melampaui batas, dan konversi

NH4+ menjadi NO3

- mengkonsumsi DO dalam jumlah yang tinggi. Eliminasi

nitrogen di alam dapat terjadi secara kimia dan biologis. Mekanisme eliminasi

nitrogen yang terdapat dalam limbah tergantung dari bentuk nitrogen yang ada

(nitrogen organik, amonia, atau nitrat). Eliminasi nitrogen dapat terjadi melalui

proses nitrifikasi dan denitrifikasi.

Nitrifikasi adalah oksidasi ammonium dan nitrat ke nitrit, karena ammonium

merupakan polutan pengkonsumsi oksigen dan penghasil racun bagi ikan, jika

pH>7. Nitrat bersifat relatif tidak toksik.

Dasar-dasar nitrifikasi

Hirolisis

N-organik + H2O NH4+ + OH

-

Nitrifikasi tahap I oleh nitrosomonas

NH4+ + 1.5 O2 NO2

- + 2H

+ + H2O + energi

Nitrifikasi tahap II oleh nitrobakter

NO2- + 0.5O2 NO3

- + energi

Reaksi total

NH4+ + 2O2 NO3

- + 2 H

+ + H2O + energi

Nitrat adalah indikasi terjadinya nitrifikasi yaitu amonia dalam air limbah

dioksidasi menjadi nitrit kemudian menjadi nitrat. Nitrat merupakan produk

34

akhir dekomposisi aerobik dari senyawa nitrogen organik. Menurut

Sastrawijaya (1991) nitrat air terbanyak diproduksi oleh mikrooragnisme. Kadar

nitrat yang tinggi dapat disebabkan oleh pembusukan sisa tanaman dan hewan,

limbah industri, kotoran hewan, dan pengotor dari lahan pertanian.

Eliminasi nitrogen dalam bentuk nitrat dengan mengkonversi menjadi gas

nitrogen dapat dicapai pada kondisi anoksik (kondisi tidak adanya oksigen

terlarut). Proses ini dikenal sebagai denitrifikasi. Tahap denitrifikasi adalah

produksi nitrik oksida, nitrous oksida, dan gas nitrogen. Reaksi penguraian

adalah sebagai berikut:

NO3-

NO2- NO N2O N2

Beberapa mikroorganisme yang terlibat dalam denitrifikasi adalah

Achromobacter, Aerobacter, Alcaligenes, Bacillus, Brevibacterium,

Flavobacterium, Lactobacillus, Micrococcus, Proteus, dan Spirillum. (Metcalf

dan Eddy, 1991). Kondisi temperatur mempengaruhi laju eliminasi nitrat dan

laju pertumbuhan mikroorganisme, karena mikroorganisme sensitif terhadap

perubahan temperatur. Eliminasi nitrat dalam media kultivasi ini terjadi karena

mikroalga yang tumbuh mengikat nitrat yang tersedia dalam lingkungannya.

Nitrat menjadi sumber nutrien utama dalam pertumbuhan mikroalga, berperan

dalam pembentuka protein sel.

Nitrogen yang ada dalam komponen organik bisa dikatakan nitrogen organik.

Nitrogen tersebut termasuk nitrogen dalam asam amino, amida, imida,dan

turunan nitro (Sawyer et al., 2001). Nitrogen organik bisa berhubungan dengan

padatan tersuspensi dalam air limbah dihilangkan dengan sedimentasi dan

filtrasi. Beberapa nitrogen organik dihidrolisis menjadi asam amino yang larut

dan memungkinkan pemecahan lebih lanjut untuk melepas amonium (NH4+)

(Metcalf dan Eddy, 1991). Selama proses penguraian mikrobiologis baik secara

alamiah di dalam air sungai, maupun diatur dalam sistem pengolahan air

buangan, zat organik tersebut melepaskan nitrogen sebagai amonia (NH3).

Nitrogen dalam air limbah umumnya dalam bentuk N-organik dan N-

amonium (N-NH4+). N-organik dan NH4

+ merupakan bahan pengkonsumsi

oksigen, sehingga mengganggu kesetimbangan ekosistem badan air. Nitrogen

terlarut dalam limbah cair akan dikonversi menjadi beberapa bentuk yaitu

35

amonia (NH3), ion nitrit (NO2-), ion nitrat (NO3

-) dan molekul organik seperti

asama amino. Pada sistem perairan alami, nitrat merupakan senyawa yang

paling dominan dan selanjutnya amonia dan nitrit. Pada penelitian ini jenis

nitrogen terlarut dalam limbah cair peternakan yang diuji adalah N-organik, N-

NH3, dan N-NO3. Dari ketiga jenis nitrogen ini pada H-0 kadar N-organik

paling tinggi yaitu 5,46 mg/L, namun untuk data secara keseluruhan selama

kultivasi mikroalga pada limbah cair peternakan kandungan N-nitrat lebih tinggi

diantara ketiga jenis nitrogen yang diuji ini. Data hasil pengujian nitrogen tersaji

pada Lampiran 7.

Keterangan = pemanenan mikroalga dan penambahan nutrien

Gambar 4.7. Kurva Eliminasi Nitrat dari Limbah Cair Peternakan

Nitrat merupakan nutrien utama untuk pertumbuhan tanaman air. Nitrat

adalah senyawa stabil dan merupakan salah satu unsur penting untuk sintesis

protein dalam tumbuhan dan hewan. Jenis nitrogen yang langsung diikat oleh

mikroalga adalah dalam bentuk nitrat. Kadar N-NO3 yang tersedia dalam jumlah

yang lebih banyak dibandingkan jenis nitrogen lain, akan menyebabkan

mikroalga terbiasa terlebih dulu menggunakan N-NO3 sebagai sumber nitrogen

utama untuk pertumbuhan sel. Pada awal kultivasi (H-0) kandungan nitrat pada

media kultivasi 4,54 mg/l dan pada H-12 kandungan nitrat pada media turun

menjadi 3,68, terjadi penurunan kadar nitrat sebesar 18,9% selama 12 hari.

0.00

3.00

6.00

9.00

12.00

15.00

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

kon

sen

tras

i (m

g/L)

Hari ke-

25 L 75 L

36

Seperti yang tersaji pada Gambar 4.7 (data hasil pengukuran kadar nitrogen

tersaji pada Lampiran 7). Kurva kadar nitrat pada media ini cenderung

menurun. Pada H-14 dan H-18 terjadi kenaikan kurva nitrat karena adanya

penambahan limbah cair peternakan (sebagai nutrien untuk kultivasi mikroalga)

sebanyak jumlah yang dipanen yaitu 25 liter pada H-12 dan 75 liter pada H-16.

Dari H-18 dengan kadar nitrat 4,02 mg/L sampai H-24 dengan kadar nitrat 3,33

mg/L terjadi penurunan kadar nitrat sebesar 17,2% selama 6 hari. Berdasarkan

hasil pengukuran, penurunan kadar nitrat pada penelitian ini dipengaruhi oleh

waktu detensi.

Keterangan = pemanenan mikroalga dan penambahan nutrien

Gambar 4.8. Kurva Eliminasi Nitrogen dari Limbah Cair Peternakan

Persensate penurunan mulai kadar nitrogen pada percobaan I yaitu mulai H-0

sampai H-12 sebesar 50,8%, pada percobaan kedua yaitu H-14 sampai ke-16

sebesar 11,1 %, dan pada percobaan ketiga yaitu mulai dari H-18 sampai H-24

sebesar 39,3%. Data hasil pengujian nitrogen tersaji pada Lampiran 7. Dari

data ini terlihat perbedaan persentase penurunan kadar nitrogen dari media

limbah cair pada masing-masing percobaan. Hal ini terjadi karena waktu

masing-masing percobaan juga berbeda. Rata-rata laju penurunan kadar

nitrogen dari media limbah cair peternakan ini yang digunakan untuk kultivasi

mikroalga mulai dari H-0 sampai H-24 sebasar 5,45%/hari atau 0,44 mg/hari.

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

kad

ar N

(m

g/L)

N-organik

N-NH₃

N-NO₃

Total Nitrogen

Hari ke-

25 L75 L

37

Transformasi bentuk senyawa nitrogen dapat dijadikan sebagai prinsip untuk

penyisihan nutrien secara biologis. Amonia merupakan senyawa nitrogen yang

menjadi NH4+ pada pH rendah dan disebut amonium. Amonia dapat

mengakibatkan keadaan kekurangan oksigen pada air karena konversi amonia

menjadi nitrat membutuhkan 4,5 bagian oksigen untuk setiap bagian amonia.

Dengan keadaan tersebut maka kadar oksigen terlarut dalam cairan akan turun.

Dari data hasil pengamatan seperti yang tersaji pada Lampiran 7, terlihat

penurunan kadar N-NH3 dari 1,40 mg/l menjadi 0,56 mg/l (pengurangan sebesar

60%). Penurunan kadar NH3 ini karena terjadinya proses nitrifikasi sehingga

terbentuk NO3 yang menjadi sumber nutrien untuk pertumbuhan mikroalga.

2. Eliminasi Fosfat

Fosfor di dalam limbah cair terdapat dalam bentuk ortofosfat (PO43-

),

polifosfat, dan fosfor yang terikat secara organik. Mikroorganisme

menggunakan fosfor selama sintesa sel dan transport energi berlangsung. Fosfor

merupakan bagian dari unsur hara anorganik sebagai unsur pembatas yang

dibutuhkan mikroalga untuk tumbuh dan berproduksi. Fosfor diperoleh

mikroalga dari senyawa fosfor organik (ion ortofosfat) dan ada juga dari fosfor

organik terlarut. Fosfor berperan dalam proses pembentukan sel mikroalga dan

juga dalam proses pengalihan energi di dalam sel. Menurut Krisanti, 2003

kekurangan fosfor akan mengakibatkan kekerdilan dan kematangan tertunda.

Fosfor yang tersedia dalam limbah cair akan diikat oleh mikroalga untuk

kebutuhan pembentukan, pertumbuhan, dan pematangan sel. Pada awal

percobaan pada penelitian utama terjadi penurunan kadar orfosfat media sebesar

3,26% yaitu dari H-0 (10,42 mg/L) menjadi (10,08 mg/L) pada H-12, dan pada

H-12 dilakukan pemanenan sebanyak 25% secara semi kontinu yaitu dengan

penambahan nutrien kedalam media sebanyak jumalah yang dipanen. Data

penurunan kadar ortofosfat tersaji pada Lampiran 8 dan Gambar 4.9.

38

Keterangan = pemanenan mikroalga dan penambahan nutrien

Gambar 4.9. Kurva Eliminasi Ortofosfat dari Media

Dari hasil analisis ini terlihat penurunan kandungan ortofosfat, karena dalam

media ini jumlah mikroalga semakin banyak yang tumbuh sehingga kebutuhan

akan nutrien fosfor juga semakin besar. Pada H-12kadar ortofosfat meningkat

karena penambahan nutrien sebanyak 25%, setelah dilakukan pemanenan pada

H-12. Dari H-14 sampai H-16 penurunan kadar ortofosfat sebesar 1,49%. Pada

H-16 dilakukan lagi pemanenan sebanyak 75% secara semi kontinu, dan pada H-

18 terlihat peningkatan kadar orfofosfat dari 9,93 mg/l (H-16) menjadi

10,57mg/l (H-18). Pengamatan dilakukan sampai terlihat pertumbuhan

mikroalga pada media sudah sangat sedikit (berada pada fase kematian) yaitu

pada H-24, dan kadar ortofosfat pada H-24 sebesar 10,15 mg/l. Dari data ini

penurunan kadar ortofosfat mulai dai H-18 samapi H-24 sebesar 3,97%.

Penurunan kadar ortofosfat terlihat paling tinggi pada percobaan III (pemanenan

sebanyak 75%), hal ini dapat disebabkan karena pertumbuhan mikroalga pada

percobaan III ini lebih melimpah dibandingkan percobaan I dan II, dan juga

karena mikroalga yang digunakan sudah beradaptasi dengan media limbah cair

peternakan. Laju penurunan kadar ortofosfat dari limbah cair peternakan yang

9.60

9.80

10.00

10.20

10.40

10.60

10.80

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

kon

sen

tras

i (m

g/L)

Hari ke-

25 L75 L

39

digunakan sebagai media kultivasi mikroalga sebesar 0,34%/hari atau 0,06

mg/hari. Untuk data lengkap hasil pengukuran analisis kadar ortofosfat dapat

dilihat pada Lampiran 8.

3. Eliminasi Kalium

Pada kultur mikroalga kalium dibutuhkan untuk metabolisme karbohidrat .

(Becker, 1994). Mulai dari H-0 sampai H-12 seperti yang tersaji pada Gambar

4.11 terlihat penurunan kurva konsentrasi kalium pada media limbah cair

peternakan sebesar 36% yaitu dari 698 mg/L pada H-0 menjadi 446 mg/L pada

H-12. Data hasil pengujian kadar kalium tersaji pada Lampiran 10. Setelah H-

12 terjadi kenaikan kurva konsentrasi kalium pada media limbah cair peternakan

karena adanya penambahan nutrien (limbah cair peternakan) pada H-12 dan H-

16 setelah dilakukan pemanenan. Sampel yang diuji untuk analisis kadar kalium

pada H-12 dan H-16 adalah sampel sebelum dilakukan penambahan nutrien.

Eliminasi kalium berbanding terbalik dengan pertumbuhan mikroalga yang

terdapat pada mediakultivasi. Semakin banyak mikroalga yang tumbuh dalam

media kultivasi maka metabolisme karbohidrat semakin banyak yang terjadi, dan

untuk metabolisme ini sel mikroalga mengikat kalium yang terdapat dalam

media pertumbuhannya (limbah cair peternakan).

Keterangan = pemanenan mikroalga dan penambahan nutrien

Gambar 4.10. Kurva Eliminasi Kalium dari Limbah Cair Peternakan

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

kon

sen

tras

i (m

g/L)

Hari ke-

25 L75 L

40

4. Eliminasi COD

Chemical Oxygen Demand (COD) adalah jumlah oksigen yang dibutuhkan

untuk mengoksidasi zat-zat organik yang terdapat dalam perairan secara

kimiawi. Kadar bahan organik yang terkandung dalam limbah cair dapat diukur

dari nilai COD. Nilai COD akan meningkat sejalan dengan meningkatnya bahan

organik di perairan. COD merupakan indikator pencemaran di badan air. Nilai

COD menunjukkan keberadaan zat-zat organik yang secara ilmiah dapat

dioksidasi melalui proses mikrobiologis sehingga mengakibatkan berkurangnya

oksigen terlarut di perairan. COD juga menggambarkan banyaknya zat organik

yang tidak mengalami penguraian dalam air.

Nilai COD yang semakin rendah menunjukkan bahwa kandungan bahan

organik dalam air tersebut semakin sedikit, dan hal ini juga menunjukkan bahwa

tingkat pencemaran diperairan rendah. Pengurangan kandungan COD dalam

limbah cair peternakan dapat dilihat pada Gambar 4.12. Pada kurva ini terlihat

nilai COD paling rendah terdapat pada H-8, H-12, H-16, dan H- 24 yaitu

sebesar 165 mg/L, untuk data hasil analisis dapat dilihat di Lampiran 9. Pada

H-12 dan H-16 dilakukan pemanenan secara semi kontinu, sehingga pada H-14

dan H-18 terjadi kenaikan nilai COD, karena penambahan limbah cair

peternakan ke dalam media kultivasi, dengan penambahan limbah cair ini

kandungan bahan organik dalam media akan meningkat juga. Mulai H-18

sampai H-24 kandungan COD dalam media kultivasi limbah peternakan ini

semakin menurun terus, ini menunjukkan bahan organik yang tersedia dalam

media semakin berkurang terus. Pada H-24 nilai COD mencapai titik terendah

lagi, menunjukkan bahwa kandungan bahan organik sudah mencapai titik

terendah yang dapat dieliminasi oleh mikroorganisme yang terdapat dalam

media kultivasivasi yang sudah tidak terlihat hijau lagi. Pada titik ini juga

mikroalga sudah berada pada fase kematian, terlihat dari jumlah biomassa,

kerapatan sel, dan penampakan media kultur. Hal ini menunjukkan bahwa

kemampuan mikroalga pada penelitian ini mampu mengurangi kandungan bahan

organik pada limbah cair peternakan sampai mencapai titik konsentrasi COD

165 mg/L.

41

Keterangan = pemanenan mikroalga dan penambahan nutrien

Gambar 4.11. Kurva Eliminasi COD dari Limbah Cair Peternakan

Bahan organik bertindak sebagai donor elektron dalam proses denitrifikasi

nitrogen teroksidasi. Bahan organik adalah senyawa organik yang dapat

bertindak sebagai sumber energi bagi mikroba yang melakukan denitrifikasi

(Curds dan Hawkes, 1983). Pada proses anaerobik karbon yang terdapat dalam

limbah diubah menjadi asam-asam organik, CO2 dan CH4, pada proses

denitrifikasi komponen karbon digunakan sebagai donor elektron, dan pada

proses nitrifikasi komponen karbon digunakan untuk pertumbuhan sel

organisme. Terjadinya peningkatan kadar COD dalam media kultivasi, seperti

yang terlihat pada Gambar 4.11, yaitu pada H-6 dan H-10 tanpa adanya

penambahan nutrien, dapat disebabkan meningkatnya kandungan bahan organik

yang berasal dari degradasi sel mikroalga yang mati.

D. BIOMASSA ALGA

1. Jenis Mikroalga

Mikroalga sangat toleransi terhadap perubahan lingkungan, namun tidak

semua jenis mikroalga dapat tumbuh dalam suatu media. Mikroalga hasil

kultivasi dengan menggunakan media limbah cair peternakan dianalisis dengan

metode pencacahan Strip-SRC di Laboratorium Produktivitas dan lingkungan

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

CO

D (

mg/

L)

Hari ke-

25 L 75 L

42

perairan Manajemen Sumberdaya Perairan Fakultas Perikanan IPB. Hasil

analisis jenis mikroalga tersaji pada Tabel 4.4

Tabel 4.4. Hasil Analisis Prevalensi Dominansi Kultivasi Mikroalga dari

Limbah Cair Peternakan

Organisme Kelimpahan (ind/100 ml sampel)

Euglenophyceae

Euglena sp

535.294

Bacillariophyceae

Fragilaria sp

110.294

Jumlah taksa 2

Kelimpahan 645.288

Indeks keragaman 0,46

Indeks keseragaman 0,66

Indeks dominansi 0,72

Dari hasil analisis terdapat dua jenis mikroalga yang tumbuh dalam media

kultivasi limbah cair peternakan, hal ini menunjukkan bahwa tidak semua jenis

mikroalga dapat tumbuh pada suatu jenis media. Pada awal kultivasi mikroaga

yang digunakan dari air danau LSI IPB terdapat 13 jenis mikroalga, dan disini

mikroalga yang dapat bertahan adalah Euglena sp. Indeks keragaman dengan

nilai 0,46 masih tergolong rendah karena berada dibawah 2,3026 (keterangan

nilai ketentuan tersaji pada Lampiran 2). Indeks keseragaman pada jenis

mikroalga ini 0,66 nilai ini mendekati satu, maka jumlah setiap spesies hampir

sama. Indeks dominansi bernilai 0,72 ini menunjukkan adanya jenis

fitoplankton yang mendominasi karena nilai indeks dominansi diatas 0,5. Jenis

fitoplankton yang mendominasi adalah Euglena sp. Perhitungan analisis

mikroalga pada sampel tersaji pada Tabel 4.5 dan rumus untuk perhitungan

analisis mikroalga tersaji pada Lampiran 2 dan foto dari sampel mikroalga hasil

kultivasi yang dapat bertahan pada limbah cair peternakan dapat dilihat pada

Gambar 4.12.

43

Tabel 4.5. Hasil Perhitungan Analisis Mikroalga

ORGANISME

Kode

Sampel ni/N ln

(ni/N) Pi lnPi Pi*Pi

Peternakan

EUGLENOPHYCEAE

Euglena sp 535.294 0,83 -0,19 0,16 0,69

BACILLARIOPHYCEAE

Fragilaria sp 110.294 0,17 -1,77 0,30 0,03

Jumlah Taksa 2

Kelimpahan (Ind/sampel) 645.588

Indeks Keragaman 0,46

Indeks Keseragaman 0,66

Indeks Dominansi 0,72

Gambar 4.12. Hasil Foto Sampel Mikroalga

2. Kelimpahan Mikroalga

Kelimpahan mikroalga dapat dilihat dari penampakan fisik, pengujian TSS,

dan perhitungan kerapatan sel. Perkembangan kelimpahan mikroalga dilihat dari

perubahan kelimpahan setiap 2 hari pengamatan. Dari penampakan secara fisik

dalam penelitian utama pertumbuhan mikroalga sudah mulai terlihat pada H-4

44

pada permukaan media, dan kelimpahan paling tinggi pada H-12, dimana

permukaan media sudah dipenuhi dengan mikroalga dan media pertumbuhan

terlihat lebih hijau dibandingkan hari sebelumnya. Perubahan warna media

mulai dari H-0 sampai H-24 dapat dilihat pada Gambar 4.13.

Gambar 4.13. Sampel Perubahan Warna Media Kultivasi Mikroalga

Tabel 4. 6. Hasil Analisis TSS pada Media Kultivasi Mikroalga

Hari TSS-Peternakan (mg/L) Keterangan

Spektrofotometer Millipore

0 32 100

2 31 92

4 36 192

6 192 416

8 268 532

10 346 616

12 1350 2135

Pemanenan dan penambahan

nutrient (limbah)

14 870 1200

16 850 380

Pemanenan dan penambahan

nutrient (limbah)

18 162 210

20 1450 1500

22 138 205

24 63 115

45

Pertumbuhan mikroalga dipengaruhi oleh kondisi lingkungan seperti

cahaya, pH, suhu, DO, ketersediaan unsur hara (seperti nitrat dan fosfor), dan

lain-lain. Tidak semua jenis mikroalga dapat tumbuh pada satu kondisi

lingkungan. Jadi hanya jenis mikroalga tertentu yang dapat tumbuh pada

lingkungan tertentu juga. Dari penampakan secara fisik jenis mikroalga yang

tumbuh pada media limbah cair peternakan ini didominasi oleh mikroalga hijau.

Pengujian kelimpahan mikroalga dengan TSS menggunakan kertas saring

millipore, kelimpahan paling banyak pada H-12 dan H-20. Ini merupakan titik

pertumbuhan maksimum mikroalga, seperti yang tersaji pada Gambar 4.14.

Pada H-12 saat pertumbuhan maksimum dilakukan pemanenan sebanyak 25%

yang diikuti dengan penambahan nutrien (limbah cair peternakan) sebanyak

yang dipanen, disini masih terlihat pertumbuhan mikroalga namun tingkat

kematian lebih tinggi dari tingkat pertumbuhan, hal ini dapat disebabkan karena

nutrien yang tersedia tidak mencukupi kebutuhan mikroalga secara maksimal.

Pada H-16 dilakukan lagi pemanenan secara semi kontinu sebanyak 75%, dan

dari hasil percobaan ini terlihat pertumbuhan mikroalga yang sangat cepat dan

tinggi yaitu pada H-20 (H-4 dari percobaan III), dan setelah titik maksimum ini

pertumbuhan mikroalga langsung menurun drastis berada pada fase kematian,

hal ini disebabkan karena kebutuhan nutrien yang tersedia dalam media limbah

cair peternakan sudah semakin sedikit.

Keterangan = pemanenan mikroalga dan penambahan nutrien

Gambar 4.14. Kurva TSS Pada Media Kultivasi Mikroalga

0

500

1000

1500

2000

2500

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

TSS

(mg/

L)

Millipore

Spektrofotometer

Hari ke-

25 L

75 L

46

Kelimpahan mikroalga juga dihitung dengan mengetahui kerapatan sel

menggunakan metode haemasitometer yaitu mengitung jumlah sel dibawah

mikroskop. Pada penelitian utama seperti tersaji pada Gambar 4.15 fase lag

terlihat mulai dari hari pertama sampai H-8, H-8 sampai H-12 merupakan fase

pertumbuhan eksponensial. Pada H-12 dilakukan pemanenan sebanyak 25% (25

liter) kemudian ke dalam media kultivasi mikroalga ditambahkan limbah cair

peternakan sebanyak 25 liter. Setelah pemanenan terlihat penurunan

pertumbuhan mikroalga mulai dari H-12 sampai H-16. Pada fase ini masih tetap

terjadi pertumbuhan mikroalga, namun jumlah mikroalga yang mati lebih

banyak dibandingkan jumlah mikroalga yang tumbuh. Hal ini dapat disebabkan

karena sudah mulai terjadi kekurangan nutrien dalam media. Pada H-16

dilakukan lagi pemanenan sebanyak 75% (75 liter), setelah pemanenan

ditambahkan limbah sebanyak 75 liter ke dalam bak media kultivasi mikroalga.

Pada H 18 mulai terlihat lagi pertumbuhan mikroalga. Dari kurva ini terlihat

fase lag pada H-16 sampai H-18.

Keterangan = pemanenan mikroalga dan penambahan nutrien

Gambar 4.15. Kurva Pertumbuhan Mikroalga dalam Media Limbah Cair

Peternakan

0

2,000,000

4,000,000

6,000,000

8,000,000

10,000,000

12,000,000

14,000,000

16,000,000

18,000,000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

kera

pat

an s

el (

ind

/ml)

Hari ke-

25 L

75 L

47

Adaptasi mikroalga di dalam media terlihat lebih cepat pada percobaan ke-2

dibandingkan dengan percobaan pertama, hal ini dapat disebabkan karena

mikroalga yang terdapat dalam media sudah beradaptasi dengan limbah cair

peternakan. Fase eksponensial terjadi pada H-18 sampi H-20, dimana pada fase

ini terlihat pertumbuhan mikroalga terlihat jauh lebih tinggi dibandingkan

mikroalga yang mati. Mulai H-20 sudah memasuki fase kematian, yaitu fase

dimana jumlah mikroalga yang mati lebih banyak dibandingkan yang tumbuh.

Jumlah kerapatan sel paling tinggi dari keseluruhan kurva pertumbuhan

mikroalga ini adalah pada H-12 yaitu sebanyak 4.972.222 individu/ml, dan pada

H-20 sebanyak 16.944.444 individu/ml (data hasil pengujian TSS dan kerapatan

sel tersaji pada Lampiran 10).

Terdapat perbedaan nilai kelimpahan konsorsium mikroalga yang terdapat

dalam media kultivasi limbah dengan metode TSS millipore dan dengan metode

hemasitometer. Pada metode TSS dengan menggunakan kertas millipore

kelimpahan paling banyak terdapat pada H-12 yaitu 2135 mg/l sementara pada

H-20 1500 mg/l. Dari cara ini kita dapat mengetahui biomassa sel mikroalga.

Dengan menggunakan metode hemasitometer jumlah sel paling banyak

terdapat pada H-20 yaitu 16.944.444 individu/ml, sementara pada H-12

sebanyak 4.972.222 individu/ml. Perbedaan ini dapat disebabkan karena ukuran

sel mikroalga pada sampel hasil kultivasi pada H-12 lebih besar dari pada

ukuran mikroalga pada sampel H-20, sehingga dengan ukuran sel yang lebih

besar, maka massa mikroalga akan lebih besar juga. Sementara ukuran

mikroalga pada H-20 terlihat lebih halus (sangat kecil), jadi walaupun jumlahnya

banyak (secara individu) beratnya akan lebih kecil dibandingkan ukuran

mikroalga yang lebih besar.

Perubahan warna media dan pertumbuhan mikroalga dapat dilihat pada

Gambar 4.16. Dari Gambar 4.16 terlihat perubahan warna media kultivasi

mikroalga pada H-0, media terlihat berwarna coklat, pada H-4 sudah mulai

terlihat pertumbuhan mikroalga pada permukaan media sampai H-6 mikroalga

sudah mulai menutupi permukaan media. Pada H-8 selain pada permukaan

mikroalga sudah mulai tumbuh pada seluruh bagian media, terlihat dari warna

media limbah yang sudah mulai hijau

48

Gambar 4.16. Perubahan Warna Media Kultivasi Mikroalga

Mikroalga dapat mulai tumbuh pada seluruh bagian media karena cahaya

sudah mulai dapat menembuh media sapai batas yang lebih dalam, hal ini dapat

disebabkan karena permukaan media sudah mulai jernih. Pada H-10 hampir

seluruh permukaan media ditumbuhi mikroalga dan pada H-12, mikroalga pada

permukaan media mulai berkurang namun larutan media mulai terlihat lebih

hijau dibandingkan hari sebelumnya. Berkurangnya jumlah mikroalga pada

permukaan media menunjukkan bahwa mikroalga pada permukaan ini sudah

mulai mati. Pada H-12 pemanenan secara semi kontinu dilakukan sebanyak

25% (bagian atas media). Setelah dilakukan penambahan limbah cair

peternakan sebanyak 25% media terlihat agak kecoklatan lagi, pada H-14 mulai

terlihat pertumbuhan lagi. Pada H-16 terlihat pertumbuhan mikroalga yang

melimpah pada permukaan media dan juga warna media secara keseluruhan

semakin hijau dibanding H-14, namun tidak lebih hijau dari warna media pada

H-14 H-20 H-18 H-16

H-0 H-2 H-4 H-6 H-8

H-10

H-18

H-12

H-20 H-22 H-24

H-14 H-16 Setelah

di+nutrien 25%

Setelah di+nutrien 75%

49

H-12. Hal ini dapat disebabkan karena ketersediaan nutrien dalam media tidak

mencukupi untuk perumbuhan mikroalga yang optimum.

Pemanenan tahap II dilakukan pada H-16 secara semikontinu sebanyak 75%,

setelah dilakukan penambahan limbah cair peternakan sebanyak 75% ke dalam

media sisa hasil pemanenan terlihat media kultivasi menjadi coklat kehijauan

lagi. Dalam dua hari setelah penambahan nutrien (H-18) sudah mulai terlihat

pertumbuhan mikroalga pada permukaan dan juga pada seluruh badan media

kultivasi. Saat H-20 pertumbuhan mikroalga mulai terlihat lagi lebih banyak

terlihat dari warna media yang lebih hijau, mikroalga lebih banyak tumbuh pada

badan media dari pada di permukaan media seperti hari-hari sebelumnya.

Pertumbuhan yang cepat ini dapat disebabkan karena mikroalga yang terdapat

dalam media kultivasi sudah beradaptasi dengan lingkungannya yaitu limbah

cair peternakan yang sudah ditreatment, dan juga jumlah nutrien yang terdapat

dalam media mencukupi kebutuhan mikroalga untuk pertumbuhan yang baik

dengan penambahan limbah cair yang banyak yaitu 75% sebanding jumlah

yang dipanen. Setelah H-20 mikroalga memasuki fase kematian dimana

jumlah mikroalga yang mati lebih banyak dibandingkan mikroalga yang tumbuh.

Hal ini terlihat dari perubahan warna media yang semakin bening. Keadaan ini

dapat mengindikasikan bahwa nutrien yang terdapat dalam media sudah mulai

habis (tidak mencukupi lagi untuk kelangsungan hidup mikroalga).

Metode pemanenan mikroalga untuk mendapatkan biomassanya dapat

dilakukan dengan empat cara yaitu: filtrasi, sentrifugasi, flokulasi, dan suara

ultrasonik. Filtrasi adalah pemisihan mikroalga dari kultur media cair dengan

menggunakan alat berpori. Teknik penyaringan ini didasarkan pada perbedaan

ukuran partikel. Sentrifugasi adalah teknik pemisahan yang digunakan untuk

memisahkan suspensi yang jumlahnya sedikit. Kultur mikroalga dimasukkan ke

dalam tabung sentrifuse kemudian diputar dengan kecepatan tinggi. Sentrifugasi

yang cepat menghasilkan gaya sentrifugal yang besar sehinggapartikel

tersuspensi mengendap di dasar tabung kemudian cairan di bagian atas dipipet.

Flokulasi adalah proses pembentukan flok. Pemisahan menggunakan suara

ultrasonik dengan gelombang pada frekuensi tertentu untuk mengakumulasikan

mikroalga, dengan pemisahan dari media kultur.

50

Dari keempat metode pemisahan ini, teknik pemisahan yang dipilih pada

penelitian ini adalah teknik sentrifugasi. Sampel mikroalga disentrifuse selama

20 menit dengan kecepatan 2500 rpm. Endapan hasil sentrifugasi dikeringkan

untuk mendapatkan biomassa mikroalga untuk pengujian selanjutnya.

Mikroalga hasil sentrifugasi yang sudah dikeringkan dapat dilihat pada Gambar

4.17.

Gambar 4.17. Mikroalga yang Sudah dikeringkan

3. Proksimat Mikroalga

Analisis proksimat dilakukan untuk mengetahui komposisi kimia yang

terdapat dalam mikroalga hasil kultivasi dari limbah cair peternakan. Mikroalga

yang dipanen disentrifuse untuk memperoleh endapan mikrolaga, dan mikroalga

hasil sentrifuse dikeringkan di oven pada suhu 650C sampai terlihat tidak ada

lagi air. Bahan yang sudah kering ini digunakan sebagai sampel untuk analisis

proksimat. Hasil analisis proksimat mikroalga sebagai hasil pemanenan dari

kultivasi mikroalga pada limbah cair peternakan disajikan pada Tabel 4.7.

Tabel 4.7. Hasil Analisis Proksimat Mikroalga

Parameter Nilai (% b/b)

Kadar air 7,31

Kadar abu 40,11

Kadar protein 18,27

Kadar lemak 2,09

Kadar serat kasar 6,34

Kadar karbohidrat 25,88

51

Dari hasil analisis proksimat di atas terlihat kadar abu dari konsorsium

mikroalga yg dikultivasi pada limbah cair peternakan merupakan persentase

yang paling tinggi (40,11% b/b), kadar protein sebesar 18,27% b/b dan kadar

minyak sebesar 2,09 % b/b. Abu merupakan zat-zat organik yang berupa logam

ataupun mineral-mineral yang terikat di dalam mikroalga yang tidak diharapkan

ada didalam mikroalga. Zat-zat anorganik dan mineral-mineral tersebut

dianggap sebagai pengotor yang bergabung dengan mikroalga pada saat

pemanenan. Untuk memperkecil kadar abu, sebaiknya sampel mikroalga yang

akan dianalisis dicuci terlebih dahulu supaya garam-garam mineral terlepas dari

mikroalga.

Besarnya kandungan unsur N pada media pemeliharaan mikroalga

mengakibatkan rendahnya kandungan lemak dan sebaliknya apabila ada

pembatas unsur N pada media pemeliharaan dalam kondisi terkontrol dapat

meningkatkan kandungan lemak (Qin, 2005). Menurut Bezerra et. al (2007)

kandungan lipid akan menurun bila intensitas cahaya tinggi. Ketersediaan unsur

nutrien yang lengkap pada media pemeliharaan mikroalga khususnya unsur N

dan P akan meningkatkan pembentukan protein dalam sel mikroalga

(Widianingsih, dkk. 2008). Kadar minyak dari mikroalga hasil pemanenan pada

saat TSS media 105 mg/L dan kadar air 98,8% sebesar 0,149 mg/l (12% b/b).

Pengujian dilakukan di CDSAP Teknologi Industri Pertanian IPB dengan

menggunakan SNI 01,2891.1992. Kadar minyak ini masihlebih rendah

dibandingkan kadar minyak mikroalga dari kelas Euglenophyceae ( 14-20% b/b)

dan Bacillariophyceae (14-38% b/b) (Becker, 1994).

F. KAJIAN UMUM

Berdasarkan hasil penelitian ini mikroalga merupakan fitoplankton yang baik

digunakan untuk penanganan limbah cair peternakan. Perbandingan jumlah volume

limbah cair peternakan yang lebih tinggi dari jumlah volume kultur mikroalga,

karena hal ini akan meningkatkan kemampuan mikroalga untuk mendegradasi

nutrien yang terdapat dalam limbah cair. Euglena sp dan Flagiraria sp adalah dua

jenis mikroalga yang ditemukan dalam sampel mikroalga hasil kultivasi, diduga

52

kedua jenis mikroalga ini sebagai mikroalga yang berperan dalam proses stabilisasi

limbah cair peternakan.

Karakteristik pertumbuhan mikroalga pada penelitian ini dipengaruhi oleh

suhu, pH, dan kandungan nutrien yang terdapat pada limbah cair. Ketersediaan

nutrien dalam limbah cair peternakan khusunya kadar nitrat dan kadar ortofosfat

yang tinggi mendukung pertumbuhan mikroalga dalam media ini. Pada percobaan I

fase adaptasi (fase lag) pertumbuhan mikroalga terjadi dari H-0 sampai H-8, fase

eksponensial mulai dari H-8 sampai H-12, setelah H-12 terjadi penurunan laju

pertumbuhan. Hal ini diakibatkan berkurangnya ketersediaan nutrien dalam media

(data pengujian tersaji pada Lampiran 10) dan dapat juga karena kekurangan cahaya.

Kultur yang sangat padat menyebabkan media bagian bawah menjadi gelap, sehingga

fotosintesis hanya terjadi pada bagian permukaan atas. Dengan sistem semi kontinu

fase pertumbuhan akan semakin singkat karena fase lag (adaptasi akan menjadi lebih

singkat). Ini terjadi karena mikroalga yang digunakan untuk percobaan II dan

percobaan III sudah beradaptasi dengan limbah cair peternakan (media

pertumbuhannya). Biomassa mikroalga dapat ditingkatkan dengan memodifikasi

kultur yaitu penambahan nutrien pada media kultivasi sebanyak 75% dari volume

total setelah dilakukan pemanenan mikroalga yang keberadaannya sudah terlihat

padat pada media sebanyak 75%. Pemanenan ini juga bertujuan untuk membantu

penetrasi cahaya pada media kultivasi.

Dari penelitian ini dapat dihitung nilai konversi mg biomassa mikroalga/ mg

nutrien yaitu dengan menghitung selisih pertambahan biomassa mikroalga dari nilai

TSS dengan menggunakan kertas millipore dan dibagi dengan selisih penurunan

kandungan nutrien dalam limbah.

Tabel 4.8. Hasil Analisis Eliminasi Nutrien dan Pertumbuhan Mikroalga

Hari Nutrien (mg/L) Biomassa

sel (mg/L) K N P

0 698 11,4 10,42 100

4 676 5,98 10,37 192

8 602 5,56 10,24 532

12 446 5,61 10,28 2135

53

Perhitungan konversi biomassa mikroalga/kalium

mg TSS millipore

mg total kalium=

TSS (H12 − H0)

K (H0 − H12)=

2135 − 100

698 − 446= 8,1

mg mikroalga

mg kalium

Gambar 4.18. Kurva Pertumbuhan Mikroalga dan Eliminasi Kalium Percobaan I

Perhitungan konversi biomassa mikroalga/nitrogen

mg TSS millipore

mg total nitrogen=

TSS (H12 − H0)

N (H0 − H12)=

2135 − 100

11,4 − 5,6= 351

mg mikroalga

mg nitrogen

Gambar 4.19. Kurva Pertumbuhan Mikroalga dan Eliminasi Nitrogen Percobaan I

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0

500

1000

1500

2000

2500

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Kal

ium

(m

g/L)

TSS

(mg/

L)

TSS (mg/L)

Kalium (mg/L)

Hari ke-

0

2

4

6

8

10

12

0

500

1000

1500

2000

2500

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Nit

roge

n (

mg/

L)

TSS

(mg/

L)

TSS (mg/L)

Nitrogen (mg/L)

Hari ke-

54

Perhitungan konversi biomassa mikroalga/ortofosfat

mg TSS millipore

mg ortofosfat=

TSS (H12 − H0)

ortofosfat (H0 − H12)=

2135 − 100

10,42 − 10,08

= 5985mg mikroalga

mg ortofosfat

Gambar 4.20. Kurva Pertumbuhan Mikroalga dan Eliminasi Ortofosfat Percobaan I

Berdasarkan penelitian ini kebutuhan nutrien unsur kalium untuk

pertumbuhan mikroalga mulai dari H-0 sampai H-12 adalah 8,1mg mikroalga/mg

kalium. Jadi dari hasil penelitian ini dalam kultivasi dengan media limbah cair

peternakan dengan pertumbuhan mikroalga sebanyak 8,1 mg mampu mengeliminasi

kalium terlarut dalam limbah sebanyak 1 mg. Pada penelitian ini kebutuhan nutrien

unsur nitrogen untuk pertumbuhan mikroalga mulai dari H-0 sampai H-12 adalah

351mg mikroalga/mg nitrogen dan kebutuhan nutrien ortofosfat 5985 mg mikroalga/

mg ortofosfat. Jadi dari hasil penelitian ini dalam kultivasi dengan media limbah cair

peternakan dengan pertumbuhan mikroalga sebanyak 351 mg mampu mengeliminasi

kandungan nitrogen terlarut dalam limbah sebanyak 1 mg. Untuk pertumbuhan 5985

mg mikroalga dapat mengeliminasi kandungan ortofosfat sebanyak 1 mg, atau senilai

dengan pertumbuhan mikroalga sebanyak 351 mg mampu mengeliminasi kandungan

ortofosfat yang terdapat dalam limbah cair peternakan sebanyak 0,06 mg.

Eliminasi nutrien dari limbah cair peternakan dipengaruhi oleh laju

pertumbuhan mikroalga. Semakin cepat dan semakin banyak pertumbuhan

9.6

9.7

9.8

9.9

10

10.1

10.2

10.3

10.4

10.5

0

500

1000

1500

2000

2500

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20O

rto

fosf

at (

mg/

L)

TSS

(mg/

L)

TSS (mg/L)

Ortofosfat (mg/L)

Hari ke-

55

mikroalga maka jumlah nutrien yang dapat dieliminasi akan semakin banyak. Waktu

detensi yang terlalu singkat juga akan menghasilkan eliminasi nutrien yang sedikit

seperti hasil pada percobaan II (Data tersaji pada Lampiran 10). Dari kurva gambar

diatas terlihat perbandingan antara peningkatan pertumbuhan mikroalga dan

penurunan nutrien pada media kultivasi limbah cair peternakan berbanding terbalik.

Pada H-8 sampai H-12 terlihat pertumbuhan mikroalga paling tinggi (berada pada

fase eksponensial. Dalam pemilihan jenis mikroalga yang akan dikultivasi

karakteristik yang perlu diperhatikan adalah mikroalga memiliki komponen dasar

minyak/protein/karbohidrat yang tinggi (sesuai dengan tujuan pengembangan

mikroalga), mampu bertahan dengan baik terhadap perubahan lingkungan, dan

tingkat pertumbuhan yang tinggi.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN

Mikroalga merupakan jenis mikroorganisme yang tepat untuk menangani

limbah cair peternakan, karena fitoplankton ini lebih toleran terhadap perubahan

lingkungan dan pertumbuhannya yang cepat kira-kira 4-14 hari. Untuk kultivasi

mikroalga dalam media limbah cair peternakan digunakan secara bertahap, supaya

mikroalga yang digunakan sudah beradaptasi dengan lingkungannya yaitu limbah

cair peternakan. Sebelum digunakan sebagai media pertumbuhan mikroalga. Limbah

cair peternakan harus di-pretreatmen dulu untuk mengurangi kadar COD dan

menghilangkan bau yang ditimbulkan limbah cair dengan cara aerasi. Faktor yang

mempengaruhi pertumbuhan mikroalga antara lain: cahaya, suhu, pH, dan

ketersediaan unsur hara dalam media kultivasi. Unsur hara tersebut meliputi: karbon,

nitrogen, fosfor, makronutrien lain (Mg, K, Cl, Ca, S) dan mikronutrien (Fe,B, Mn,

Cu, V, Co). Kultivasi dalam skala lapangan sangat dipengaruhi oleh cuaca (cahaya

dan suhu). Ketersediaan cahaya yang cukup akan mempercepat pertumbuhan

mikroalga, karena proses fotosintesis semakin baik dan suhu mempengaruhi

kecepatan reaksi kimia dan biokimia yang terjadi dalam air dan organisme yang

hidup di dalamnya. Untuk meningkatkan kemampuan mikroalga mengeliminasi

nutrien yang terdapat dalam limbah cair peternakan jumlah limbah dalam media

harus lebih banyak dari pada jumlah mikroalga (75% limbah : 25% mikroalga).

Dengan perlakuan ini mikroalga akan meningkatkan kemampuannya untuk

menyerap nutrien lebih banyak dari lingkungan yang tersedia.

Teknik kultivasi mikroalga digunakan dengan sistem bertahap yaitu dimulai

dari skala kultur yang kecil, kemudian ditingkatkan volume kultur media kultivasi

secara bertahap. Hal ini bertujuan supaya mikroalga yang digunakan untuk

menangani limbah sudah berdaptasi terlebih dahulu dengan lingkungannya (limbah

cair peternakan) dan juga supaya perubahan lingkungan media pertumbuhannya tidak

terlalu drastis perubahannya. Dengan kultivasi sistem semi kontinu, pada percobaan

II dan III pertumbuhan mikroalga lebih cepat daripada percobaan I, hal ini terjadi

57

karena mikroalga yang digunakan untuk kultur II dan III sudah beradaptasi dengan

limbah cair peternakan.

B. SARAN

Penghitungan jumlah sel untuk mengetahui pola pertumbuhan mikroalga

sebaiknya menggunakan metode turbidimetri dengan spektrofotometer karena

hasilnya lebih baik dibandingkan dengan metode haemasitometer, karena mikroalga

uniseluler kadang-kadang terikat dalam suatu lendir sehingga penyebarannya tidak

merata. Untuk mendapatkan jenis mikroalga yang tepat untuk menangani limbah

cair peternakan dan mikroalga yang memiliki kadar minyak yang tinggi, sebaiknya

jenis mikroalga yang digunakan diisolasi terlebih dahulu sesuai yang diinginkan.

Kultivasi sebaiknya dilakukan mulai dari skala laboratorium-skala pilot plan-skala

lapangan.

.

LAMPIRAN

62

Lampiran 1. Prosedur Analisis Nitrogen Organik, N-NH3, N-NO3, Ortofosfat,

TSS , Kerapatan Sel, COD.

a. Analisis Nitrogen Organik (APHA ed. 20th

4500-Norg C, 1998)

1. Pembuatan larutan Digestion Reagent: sebanyak 134 gram K2SO4 dan 11.41

gram CuSO4.5H2O dilarutkan dalam 800 ml aquades. Tambahkan 134 ml

H2SO4 pekat, kemudian dilarutkan kembali dengan aquadea hingga volume 1

liter.

2. Pembuatan larutan NaOH 6N: sebanyak 240 gram NaOH dilarutkan dalam

aquades hingga volume 1 liter.

3. Pembuatan larutan H2SO4 0.02N: sebanyak 0.56 ml H2SO4 pekat dilarutkan

dalam aquades hingga volume 1 liter.

4. Pembuatan larutan H3BO3 2%: sebanyak 20 gram H3BO3 dilarutkan dalam 1

liter aquades.

5. Sebanyak 1 - 4 sampel diambil kemudian ditambahkan 10 ml Digestion

Reagent lalu dididihkan dengan labu Kjeldahl hingga warna bening

kehijauan. Cairan tersebut kemudian dilarutkan dengan aquades kira-kira

<25 ml kemudian dimasukkan ke dalam tabung destilasi. Tabung beserta

erlenmeyer 250 ml untuk penampung kemudian dipasang pada alat auto

destillation. Waktu destilasi normal diatur selama 4 menit dengan mode

AUTO (untuk awal running diatur selama 6 – 7 menit). NaOH 6 N kemudian

disalurkan ke dalam tabung berisi sampel yang telah diencerkan dengan cara

menekan tombol NaOH pada alat. Secara otomatis H3BO3 2% dengan

indikator mengsel (berwarna ungu) kemudian akan mengalir ke dalam

erlenmeyer penampung. Destilasi dibiarkan hingga set waktu habis dengan

petunjuk warna asam borat berubah dari ungu menjadi hijau. Selanjutnya

larutan kemudian dititrasi dengan H2SO4 0,02 N terstandar hingga berwarna

ungu. Prosedur tersebut dilakukan juga pada blanko. Kadar nitrogen organik

dihitung dengan persamaan sebagai berikut.

63

b. Analisis N-NH3 (APHA ed. 20th

4500-Norg C, 1998)

1. Pembuatan larutan NaOH 6N: sebanyak 240 gram NaOH dilarutkan dalam

aquades hingga volume 1 liter.

2. Pembuatan larutan H2SO4 0.02N: sebanyak 0.56 ml H2SO4 pekat dilarutkan

dalam aquades hingga volume 1 liter.

3. Pembuatan larutan H3BO3 2%: sebanyak 20 gram H3BO3 dilarutkan dalam 1

liter aquades.

4. 25 ml sampel dimasukkan ke dalam tabung destilasi. Tabung beserta

erlenmeyer 250 ml untuk penampung kemudian dipasang pada alat auto

destillation. Waktu destilasi normal diatur selama 4 menit dengan mode

AUTO (untuk awal running diatur selama 6 – 7 menit). NaOH 6 N kemudian

disalurkan ke dalam tabung berisi sampel yang telah diencerkan dengan cara

menekan tombol NaOH pada alat. Secara otomatis H3BO3 2% dengan

indikator mengsel (berwarna ungu) kemudian akan mengalir ke dalam

erlenmeyer penampung. Destilasi dibiarkan hingga set waktu habis dengan

petunjuk warna asam borat berubah dari ungu menjadi hijau. Selanjutnya

larutan kemudian dititrasi dengan H2SO4 0,02 N terstandar hingga berwarna

ungu. Prosedur tersebut dilakukan juga pada blanko. Kadar nitrogen organik

dihitung dengan persamaan sebagai berikut.

N − NH₃ =(ml titrasi sampel −ml titrasi blanko

volume sampel𝑥280

c. Analisis NO3-N (APHA, 1992)

1. Pembuatan larutan standar nitrat 100 mg/L: 721,8 mg KNO3 dalam 100 ml

aquades dan diencerkan sampai volume 1.000 ml. konsentrasi nitrat untuk

pembuatan kurva kalibrasi adalah 0,0-1,0 mg/L.

2. Pembuatan reangen brusin-asam sulfanilat: sebanyak 1 gram brusin sulfat dan

0,1 gram asam sulfanilat dilarutkan dalam 70 ml aquades panas mendidih.

Tambahkan 3 ml HCl pekat kemudian larutkan kembali dengan aquades

hingga volume 100 ml.

3. Sebelum melakukan analisis kadar NO3 terlebih dahulu dibuat kurva kalibrasi

dengan cara sebagai berikut. Larutan standar NO3 diencerkan hingga 0.0, 0.2,

0.4, 0.8, dan 1.0 mg/L. Dari masing-masing konsentrasi tersebut dipipet

64

sebanyak 10 ml. Kemudian ditambahkan 2 ml NaCl 30% dan 10 ml H2SO4,

diaduk kemudian dibiarkan hingga dingin. Sebanyak 0.5 ml reagen brusin-

asam sulfanilat ditambahkan, kemudian dipanaskan pada penangas air pada

suhu 95oC selama 20 menit, lalu didinginkan. Ukur intensitas warna yang

timbul dengan spektrofotometer pada λ = 410 nm. Setelah itu dibuat kurva

kalibrasi dari hubungan konsentrasi dan absorbansi larutan standar, kemudian

ditentukan persamaan regresi liniernya.

Gambar : Kurva Standar Nitrat

4. Untuk mengetahui kadar NO3 pada sampel, sebanyak 10 ml sampel

ditambahkan dengan 2 ml NaCl 30% dan 10 ml H2SO4, diaduk kemudian

dibiarkan hingga dingin. Sebanyak 0.5 ml reagen brusin-asam sulfanilat

ditambahkan, kemudian dipanaskan pada penangas air pada suhu 95oC

selama 20 menit, lalu didinginkan. Ukur intensitas warna yang timbul dengan

spektrofotometer pada λ = 410 nm. Kadar NO3 pada sampel ditentukan

dengan memasukkan nilai absorbansi sampel ke dalam persamaan regresi

linier kurva kalibrasi.

d. Analisis Ortofpsfat (APHA ed. 20th

4500-P D, 1998)

1. Pembuatan larutan amonium molibdat: sebanyak 2.5 gram

(NH4)6MO7O24.4H2O dilarutkan dalam 17.5 ml aquades. Sementara itu

sebanyak 28 ml H2SO4 diencerkan dalam 40 ml aquades. Kedua larutan

dicampurkan dan dilartkan dengan aquades hingga volume 100 ml.

y = 0.115x + 0.033R² = 0.992

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0 0.5 1 1.5

Ab

s

ppm

65

2. Pembuatan Larutan SnCl2: sebanyak 2.5 gram SnCl2.2H2O dilarutkan dalam

100 ml gliserol/gliserin.

3. Sebelum melakukan analisis ortofosfat terlebih dahulu dibuat kurva kalibrasi

dengan cara sebagai berikut. Larutan standar fosfat diencerkan hingga

konsentrasi bervariasi dari 0.0 – 2.0 mg/L PO4. Dari masing-masing standar

dipipet sebanyak 25 ml dan diukur intensitas warna biru yang terbentuk

akibat pencampurannya dengan larutan amonium molibdat dan SnCl2 pada

panjang gelombang yang sama (660 – 690 nm). Dibuat kurva kalibrasi antara

konsentrasi dan absorbansi. Kemudian dapatkan persamaan regresi linier dari

kurva tersebut.

4. Untuk mengetahui kadar ortofosfat pada sampel, sebanyak 25 ml sampel

diambil kemudian ditambahkan 1 ml amonium molibdat serta 0.125 (± 3

tetes) SnCl2. Larutan kemudian dikocok hingga merata, kemudian didiamkan

selama 10 menit. Warna biru yang terjadi diukur intensitasnya pada panjang

gelombang 660–690 nm. Kadar ortofosfat ditentukan dengan memasukkan

nilai absorbansi hasil pengukuran sampel ke dalam persamaan linier kurva

kalibrasi.

e. Konsentrasi Sel Metode Total Soluble Solid (TSS)

Milipore dengan ukuran pori-pori 0.45 µm terlebih dahulu dikeringkan pada

oven 100 - 105°C selama ± 30 menit. Kemudian ditimbang dan dicatat berat

awal milipore (a). Pompa vakum dan wadah penyaring TSS kemudian dipasang

y = 0.022x + 0.069R² = 0.991

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0 0.5 1 1.5 2 2.5

Ab

sorb

ansi

(A

bs)

Konsentrasi (ppm)

Kuva Standar Ortofosfat

Series1

66

ke erlenmeyer penampung. Sisipkan milipore ke wadah penyaring TSS,

kemudian pompa vakum dinyalakan. Sebanyak 25 ml sampel dimasukkan

perlahan ke dalam wadah penyaring kemudian ditunggu hingga cairan tersaring

seluruhnya. Milipore dengan endapan hasil saringan kemudian dikeringkan pada

suhu 100-105oC selama ± 1 jam atau hingga berat konstan. Kemudian ditimbang

dan dicatat berat akhir milipore (b). Konsentrasi sel kemudian dihitung dengan

rumus sebagai berikut.

f. Analisis TSS Metode Spektrofotometer

Analisis TSS ini dilakukan dengan spektrofotometer HACH model DR 2000.

Setelah power DR 2000 dihidupkan, kemudian dimasukkan nomor program

(tertera pada cover DR 2000) untuk parameter Suspended Solid (mg/L). Panjang

gelombang (λ) disesuaikan pada 810 nm. Aquades sebanyak ± 10 ml

dimasukkan pada kuvet, kemudian dimasukkan ke dalam alat lalu ditutup dan

ditekan tombol ZERO. Setelah itu aquades pada kuvet diganti dengan sampel

yang akan diperiksa TSS nya, tekan READ/ENTER, lalu baca nilai TSS dalam

mg/L pada layar.

g. Kerapatan Sel (Metode Haemacytometer)

Sebanyak 1 ml dari 10 ml kultur yang telah dicampur dengan 2 ml larutan

preservatif Lugol, diambil menggunakan pipet Pasteur kemudian diletakkan ke

dalam kamar hitung Improved Neubauer pada Haemacytometer. Sel dihitung

dengan bantuan mikroskop pada perbesaran 100 x dengan alur hitung silang

pada 9 buah kotak hitung 1/10.000 ml. Sel yang dihitung adalah seluruh sel yang

hidup, berwarna kehitaman, baik dalam bentuk uniseluler atau koloni.

Data jumlah sel yang diperoleh dari hasil penghitungan jumlah sel menggunakan

kamar hitung Improved Neubauer pada Haemacytometer, selanjutnya digunakan

untuk menghitung kerapatan sel.

67

h. Analisis COD (Metode Titrasi FAS)

1. Pembuatan larutan K2Cr2O7 0.0167 M: timbang 0.4913 gram K2Cr2O7,

kemudian dikeringkan pada suhu 1030C selama 2 jam, setelah itu larutkan

dengan aquades hingga volume 50 ml. tambhakan 16.7 ml H2SO4 pekat dan

0.33 gram HgSO4, lalu dilarutkan dengan aquades hingga volume total 100

ml.

2. Pembuatan reagen H2SO4: sebanyak 1.012 gram Ag2SO4 dilarutkan dalam

100 ml H2SO4 pekat.

3. Indikator Ferroin: tersedia dalam bentuk yang sudah jadi

4. Larutan FAS 0.1 M: sebanyak 39.2 gram Fe(NH3)2SO4.7H2O dilarutkan

dalam aquades, kemudian ditambahkan dengan 20 ml H2SO4 pekat.

Dinginkan dan larutkan dengan aquades kembali hingga volume 1 liter.

5. Sebanyak 2.5 ml sampel dimasukkan ke dalam tabung COD mikro, kemudian

ditambahkan 1.5 ml larutan K2Cr2O7 dan 3.5 ml pereaksi H2SO4 (asam

COD). Setelah itu dipanaskan selama 2 jam pada suhu 148oC. Setelah dingin,

larutan dituang ke erlenmeyer 100 ml, kemudian ditambahkan dengan

indikator ferroin 1 – 2 tetes. Larutan kemudian dititrasi dengan larutan Ferro

Aluminium Sulfat (FAS) 0.1 M hingga warna kecoklatan. Proses diulangi

pada blanko akuades. Perhitungan kadar COD dilakukan dengan rumus

berikut.

Dimana A adalah ml FAS untuk titrasi blanko, B adalah ml FAS untuk titrasi

sampel, dan M adalah molaritas FAS.

Sebelum digunakan untuk titrasi, larutan FAS perlu distandarisasi.

Standarisasi dilakukan sama seperti langkah-langkah penentuan COD, namun

sampelnya adalah akuades, serta tanpa adanya pemanasan.

68

Lampiran 2. Analisis Mikroalga

1. Kelimpahan Mikroalga

Kelimpahan mikroalga diuji ole laboratorium produksi lingkungan

departemen Manajemen Sumberdaya Perairan Fakultas Perikanan dan Ilmu

Kelautan IPB.

2. Indeks Keragaman

Indeks Shannom-Wiener digunakan untuk menentukan keanekaragaman

fitoplankton dalam suatu komunitas. Persamaan indeks Shannom-Wiener (Odum,

1971).

H’= -∑Pi ln Pi

H’ = indeks keragaman

Pi = ni /N

Ni = jumlah individu ke-i

N = jumlah individu

Kisaran nilai indeks keragaman dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

H’ < 2,3026 = rendah

2,3026 ≤ H’ ≤ 6,9078 = sedang

H’ > 6,9078 = tinggi

3. Indeks Keseragaman

Digunakan untuk mengetahui berapa besar kesamaan penyebaran jumlah

individu pada tingkat komunitas. Formulasi indeks keseragaman adalah sebagai

berikut (Odnum, 1971).

E =H′

Hmax

E = indeks keseragaman

Hmax = nilai keragaman max (ln S)

S = ∑ jumlah spesies

Nilai indeks ini berkisar antara 0-1. Bila indeks keseragaman mendekati nol,

maka ada beberapa jenis biota yang memiliki jumlah individu yang banyak,

69

sementara beberapa jenis biota lainnya sedikit. Jika mendekati satu, maka jumlah

setiap spesies sama atau hampir sama.

4. Indeks Dominansi

Indeks ini diperoleh dengan menggunakan formulasi Simpson (Odum, 1971).

C = ∑ (Pi)2

C = indeks dominansi

Pi = ni /N

Nilai C berkisar 0-1, jika mendekati nol (C<0,5) maka tidak ada jenis

fitoplankton yang mendominasi perairan dan jika mendekati satu atau (C>0,5)

berarti ada jenis fitoplankton yang mendominasi perairan.

Tabel. Hasil Perhitungan Analisis Mikroalga

Organisme Kelimpahan Ni /N

ln

(ni/N) -Pi ln Pi E Pi

2

CYANOPHYCEAE

Microcystis sp. 4444 0,08944 -2,4142 0,21592 0,007999

EUGLENOPHYCEAE

Euglena sp. 356 0,00716 -4,9386 0,03538 0,000051

Trachelomonas sp. 178 0,00358 -5,6317 0,02017 0,000013

CHOLOPHYCEAE

Ankistrodesmus 8800 0,17711 -1,731 0,30657 0,031366

Dictyosphaerium sp. 5600 0,1127 -2,183 0,24603 0,012702

Gloeocystis 266 0,00535 -5,23 0,028 0,000029

Westella sp. 4622 0,09302 -2,3749 0,22092 0,008653

Gloeotilla sp. 3733 0,07513 -2,5886 0,19447 0,005644

Kirchneriella sp. 2311 0,04651 -3,0681 0,1427 0,002163

Selenastrum sp. 18400 0,37031 -0,9934 0,36787 0,137130

XANTHOHYCEAE

Centritractus sp. 89 0,00179 -6,3249 0,01133 0,000003

CRYPTOPHYCEAE

Cryptomonas sp. 711 0,01431 -4,2468 0,06077 0,000205

DINOPHYCEAE

Glenodinium sp. 178 0,00358 -5,6317 0,02017 0,000013

Jumlah 49688 1,87 0,73 0,206

70

Lampiran 3. Data Hasil Pengamatan Kultivasi Mikroalga Skala Kecil

Limbah peternakan 75% : Air Danau LSI IPB25%

Hari Suhu

ºC pH

COD

(mg/L)

Nutrien (mg/L) TSS (mg/L) Kerapatan

Sel (ind/ml) N-NH₃ N-N0₃ N-Organik Total N Fosfor Millipore Spektrofotometer

0 26,5 7,2 989 2,73 4,88 15,01 22,62 11,0 620 590 111.111

6 26,8 7,8 - - - - - - - - -

8 27,6 8 - - - - - - - - -

11 28,6 8,4 330 2,73 4,74 15,01 22,5 11,0 284 86 250.000

13 29,8 8,9 329 0 4,34 9,56 13,9 10,79 468 355 416.666

15 33,2 9,5 659 0 3,86 4,09 8,0 10,69 872 496 944.444

17 31,5 9,1 494 1,37 2,39 4,09 7,9 10,35 500 309 777.777

19 28,8 9,1 330 1,37 5,03 1,37 7,8 10,26 404 157 472.222

22 30 9,3 330 1,37 3,33 1,37 6,1 10,3 1940 910 1.777.777

24 30 9,5 165 0 3,57 1,37 4,9 10,23 925 623 1.277.777

26 30,2 9,3 165 0 3,49 1,37 4,9 10,17 250 130 472.222

71

Limbah peternakan 50% : Air Danau LSI IPB 50%

hari suhu

ºC pH

COD

(mg/L)

Nutrien (mg/L) TSS (mg/L) Kerapatan

Sel (ind/ml) NH₃ N-N0₃ N-Organik Total N Fosfor Millipore Spektrofotometer

0 26,5 7,6 989 5,46 4,34 6,83 16,63 10,6 412 360 138.888

6 26,6 8,1 - - - - - - - - -

8 27,6 9 659 5,46 4,14 6,83 16,43 10,57 220 27 250.000

11 28,4 8,7 659 0 4,13 9,56 13,69 10,44 328 91 305.555

13 29,7 8,5 989 0 3,58 6,83 10,41 10,4 692 265 583.333

15 33,4 9,3 659 2,73 3,73 4,09 10,55 10,24 400 212 416.666

17 31,3 9,4 494 1,37 5,03 2,73 9,13 10,23 332 131 333.333

19 28,8 9,6 330 1,37 4,15 1,37 6,89 10,2 300 71 277.777

22 29,5 9,5 330 1,37 3,39 1,37 6,13 10,19 175 100 305.555

24 30 9,5 330 0 3,36 1,37 4,73 10,16 435 246 527.777

26 30,4 9,4 165 0 4,10 1,37 5,47 10,11 105 85 277.777

72

Lampiran 4. Data Kerapatan Sel Pada Media Sakla Kecil

Tabel. Hasil Analisis Kerapatan Sel Pada Media Skala Kecil

Hari

Kerapatan sel (Ind/ ml)

75% Limbah

(Bak I)

50% Limbah

(Bak II)

0 111111 138888

11 250000 305555

13 416666 583333

15 944444 416666

17 777777 333333

19 472222 277777

22 1777777 305555

24 1277777 527777

26 472222 277777

73

Lampiran 5. Data TSS Pada Media Skala Kecil

Tabel 4.5. Hasil Pengukuran TSS Pada Media Skala Kecil

Hari

75% Limbah (Bak I) 50% Limbah (Bak II)

TSS (mg/L) TSS (mg/L)

Millipore Spektrofotometer Millipore Spektrofotometer

0 620 590 412 360

11 284 86 328 91

13 468 355 692 265

15 872 496 400 212

17 500 309 332 131

19 404 157 300 71

22 1940 910 175 100

24 925 623 435 246

26 250 130 105 85

74

Lampiran 6. Data Hasil Pengukuran Suhu dan pH Media Kultivasi

Tabel. Hasil Pengukuran Suhu dan pH media kultivasi

Tanggal Hari Suhu (°C) pH

14 Juni 2010 0 29,5 7,8

16 Juni 2010 2 24,6 8,3

18 Juni 2010 4 27,0 8,5

20 Juni 2010 6 28,0 8,6

22 Juni 2010 8 32,1 9,5

24 Juni 2010 10 28,9 10,2

26 Juni 2010 12 27,0 9,6

28 Juni 2010 14 27,1 9,8

30 Juni 2010 16 28,1 9,5

02 Juli 2010 18 29,5 9,2

04 Juli 2010 20 28,5 9,8

6 Juli 2010 22 28,4 9,7

8 Juli 2010 24 28,3 9,4

Keterangan:

: Pemanenan Mikroalga dan Penambahan Nutrien (Limbah

cair peternakan)

75

Lampiran 7. Data Hasil Analisis Kadar Nitrogen

Tabel. Hasil Analisis Kadar Nitrogen dalam Media Limbah Cair Peternakan

Tanggal Hari

Nitrogen (mg/L) Total

N

(mg/L)

N-

organik

N-

NH₃

N-

NO₃

14 Juni 2010 0 5,46 1,40 4,54 11,4

16 Juni 2010 2 2,73 1,12 4,35 8,20

18 Juni 2010 4 1,37 0,56 4,05 5,98

20 Juni 2010 6 1,37 0,56 3,86 5,79

22 Juni 2010 8 1,37 0,56 3,71 5,64

24 Juni 2010 10 1,37 0,56 3,69 5,62

26 Juni 2010 12 1,37 0,56 3,68 5,61

28 Juni 2010 14 1,37 0,56 3,74 5,67

30 Juni 2010 16 0,69 0,56 3,79 5,04

02 Juli 2010 18 1,73 2,24 4,02 7,99

04 Juli 2010 20 1,73 1,40 3,88 7,01

6 Juli 2010 22 1,73 1,12 3,38 6,23

8 Juli 2010 24 0,68 0,84 3,33 4,85

Keterangan:

: Pemanenan Mikroalga dan Penambahan Nutrien (Limbah

cair peternakan)

76

Lampiran 8. Data Hasil Analisis Kadar Ortofosfat

Tabel : Hasil Pengujian Ortofosfat dalam Media Kultivasi

Tanggal Hari Ulangan Kadar

Ortofosfat P1 P2

14 Juni 2010 0 10,36 10,47 10,42

16 Juni 2010 2 10,34 10,45 10,40

18 Juni 2010 4 10,30 10,43 10,37

20 Juni 2010 6 10,25 10,34 10,30

22 Juni 2010 8 10,22 10,26 10,24

24 Juni 2010 10 10,22 10,34 10,28

26 Juni 2010 12 10,14 10,02 10,08

28 Juni 2010 14 10,14 10,01 10,08

30 Juni 2010 16 9,93 9,93 9,93

02 Juli 2010 18 10,59 10,55 10,57

04 Juli 2010 20 10,35 10,43 10,39

6 Juli 2010 22 10,18 10,19 10,19

8 Juli 2010 24 10,13 10,16 10,15

Keterangan:

: Pemanenan Mikroalga dan Penambahan Nutrien (Limbah

cair peternakan)

77

Lampiran 9. Data Hasil Analisis COD

Tabel: Hasil Pengujian Kadar Ortofosfat dalm Media Kultivasi

Tanggal Hari Ulangan Kadar COD

(mg/L) P I P II

14 Juni 2010 0 659 659 659

16 Juni 2010 2 330 330 330

18 Juni 2010 4 165 321 243

20 Juni 2010 6 330 330 330

22 Juni 2010 8 330 165 248

24 Juni 2010 10 330 165 248

26 Juni 2010 12 165 165 165

28 Juni 2010 14 165 330 248

30 Juni 2010 16 165 165 165

02 Juli 2010 18 824 660 742

04 Juli 2010 20 660 660 660

6 Juli 2010 22 330 330 330

8 Juli 2010 24 165 165 165

Keterangan:

: Pemanenan Mikroalga dan Penambahan Nutrien (Limbah

cair peternakan)

78

Lampiran 10. Data Hasil Analisis Penelitian Utama

Tanggal Hari Suhu

(°C) pH

COD

(mg/L)

Nitrogen (mg/L) Total N

(mg/L)

Ortofosfat

(mg/L)

Kalium

(mg/L)

TSS (mg/L) Hemasitometer

N-

organik

N-

NH₃ N-

NO₃ Millipore

Spektrofo-

tometer (ind/ml)

14 Juni

2010 0 29,5 7,8 659 5,46 1,40 4,54 11,4

10,42 698 100 32 361.111

16 Juni

2010 2 24,6 8,3 330 2,73 1,12 4,35 8,20

10,40

92 31 388.888

18 Juni

2010 4 27,0 8,5 243 1,37 0,56 4,05 5,98

10,37 676 192 36 472.222

20 Juni

2010 6 28,0 8,6 330 1,37 0,56 3,86 5,79

10,31

416 192 694.444

22 Juni

2010 8 32,1 9,5 248 1,37 0,56 3,71 5,64

10,24 602 532 268 930.555

24 Juni

2010 10 28,9 10,2 248 1,37 0,56 3,69 5,62

10,28

616 346 1.986.111

26 Juni

2010 12 27,0 9,6 165 1,37 0,56 3,68 5,61

10,08 446 2135 1350 4.972.222

28 Juni

2010 14 27,1 9,8 248 1,37 0,56 3,74 5,67

10,08 1200 870 3.625.000

30 Juni

2010 16 28,1 9,5 165 0,69 0,56 3,79 5,04

9,93 506 380 850 1.611.111

02 Juli 2010 18 29,5 9,2 742 1,73 2,24 4,02 7,99 10,57 210 162 1.722.222

04 Juli 2010 20 28,5 9,8 660 1,73 1,40 3,88 7,01 10,39 520 1500 1450 16.944.444

6 Juli 2010 22 28,4 9,7 330 1,73 1,12 3,38 6,23 10,19 205 138 1.916.666

8 Juli 2010 24 28,3 9,4 165 0,68 0,84 3,33 4,85 10,15 115 63 1.305.555