MIKASCEL (Mikro Alga Solar Cell): Pembangkit Listrik...

MIKASCEL (Mikro Alga Solar Cell): Pembangkit Listrik Tenaga

Solar Sel Tersintesisasi Pigmen Fikoeritrin Mikroalga Berbasis Dye

Sensitized Solar Cell (DSCC) Sebagai Solusi Permasalahan Krisis

Energi Listrik Pada Daerah Pesisir

SAYEMBARA KARYA TULIS ILMIAAH GANESHA (SAKAMAGA) 2017

Disusun oleh :

1. Krishnayana Budi Pratama (145040201111182)

2. Yaman Udayef Nasution (145040201111090)

3. Alifia Yuniarachma (155040201111023)

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2017

ii

ii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada Allah SWT, penulis dapat

menyelesaikan penyusunan karya tulis ilmiah berupa proposal karya tulis ilmiah yang

penulis buat dalam rangka berpartisipasi aktif pada lomba karya tulis ilmiah yang

diselenggarakan oleh Sayembara Karya Tulis Ilmiah Ganesha Institus Teknologi

Bandung.

Atas selesainya penulisan karya tulis ilmiah ini penulis menyampaikan ucapan

terimakasih yang tak terhingga pada pihak Fakultas Pertanian Universitas Brawjaya ,

khususnya kepada bu Sisca Fajriani, SP., MP sebagai pembimbing. Penulis berharap

karya tulis ini dapat bermanfaat dan dapat dijadikan sebgai sarana informasi yang

berguna bagi para generasi muda dalam mengembangkan daya kreatifitas dan iovasi

dalam rangka meningkatkan kemampuan akademik khususnya dan penulisan karya

tulis ilmiah berwawasan lingkungan.

Harapan penulis adalah dapat memeberikan inovasi baru serta pengetahuan

tentang MIKASCEL dapat menjadi desain papan panel surya yang dapat memberikan

akses listrik pada daerah pesisir yang ramah lingkungan serta kami berharap agar

karya kami dapat mengispirasi generasi muda untuk ikut berperan aktif dalam

penanganan masalah yang ada disekitar melalui karya tulis ilmiah.

Penulis berharap kepaada semua pembaca dari karya tulis ilmiah kami untuk

memberikan kritik dan saranyang membangun.Atas perkenan dari semua yang

mendukung karya tulis ilmiah yang kami susun, kami mengucapakan terimakasi.

Malang, 21 April 2017

Penyusun

iii

iii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR .................................................................................................. ii

DAFTAR ISI ................................................................................................................ iii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... iv

DAFTAR TABEL ........................................................................................................ iv

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................ iv

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

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

1.2 Perumusan Masalah ............................................................................................. 2

1.3 Tujuan .................................................................................................................. 3

1.4 Manfaat ................................................................................................................ 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................... 4

2.1 Konsumsi Energi Listrik Di Indonesia ................................................................ 4

2.2 Dye Sensitized Spolar Cell (DSSC) ..................................................................... 5

2.3 Potensi Mikro Alga (Porphyridium cruentum) Alga Merah ............................... 7

BAB III METODE PENULISAN ................................................................................. 9

3.1 Jenis Penulisan .................................................................................................... 9

3.2 Teknik Pengumpulan dan Jenis Data .................................................................. 9

3.3 Metode Analisis dan Sintesis (Pembahasan) ....................................................... 9

3.4 Kerangka Berpikir ............................................................................................... 9

BAB IV PEMBAHASAN ........................................................................................... 11

4.1 Kultivasi Porphyridium cruentum ..................................................................... 11

4.2 Pemanfaatan dan Desain Teknologi Berbasis Porphyridium cruentum menjadi

MIKASCEL ............................................................................................................. 12

4.3 Analisis Kelayakan dan Implementasi MIKASCEL ......................................... 14

4.4 Strategi Implementasi MIKASCEL Pada Masyarakat Pesisir .......................... 14

BAB V PENUTUP ...................................................................................................... 17

5.1 Kesimpulan ................................................................................................... 17

5.2 Saran ............................................................................................................. 17

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 18

LAMPIRAN ............................................................................................................................ 20

iv

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar. 1 Lapisan MIKASCEL Berbasis DSSC ......................................................... 6

Gambar. 2 Komponen DSSC ........................................................................................ 7

Gambar. 3 Morfologi Porphyridium cruentum. ............................................................ 8

Gambar. 4 Kerangka Berpikir MIKACSCEL ............................................................. 10

Gambar. 5 Desain MIKASCEL .................................................................................. 13

DAFTAR TABEL

Tabel. 1 Penjualan Tenaga Listrik PLN (TWh) ............................................................ 4

Tabel. 2Pihak-pihak Terkait dalam Implementasi MIKASCEL ................................. 15

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran. 1 Lembar Orisinalitas Karya...................................................................... 20

Lampiran. 2 Riwayat Hidup Penulis dan Dosen Pembimbing .................................... 21

v

v

ABSTRAK

Kebutuhan energi listrik akan semakin meningkat sesuai perkembangan ekonomi dan

laju pertumbuhan penduduk.total penjualan tenaga listrik nasional mencapai 221.296

GWh (gigawatt-jam) pada tahun 2014 dengan proporsi masing- masing 39 persen

pada sektor usaha komersil dan perumahan dan diikuti sektor usaha komersial sebesar

16 persen dan industri 6 persen. Sehingga menimbulkan permasalahan dan tantangan

dalam menyediakan kebutuhan listrik nasional. Berbagai permasalahan kelistrikan

diantaranya produksi tenaga listrik nasional didonimasi oleh energi tidak terbarukan

dengan bahan bakar fosil, tantangannya adalah proyeksi cadangan bahan bakar fosil

yang semakin habis dan komitmen Indonesia menekan emisi gas rumah kaca (ERK)

sebesar 26 % pada tahun 2020 dalam upaya mewujudkan SDGs. Lebih lanjut

permasalahan yang dihadapi adalah keterbatasan akses listrik bagi daerah belum

terjangkau listrik hal ini dibuktikan dengan 74 persen total pembangkit listrik berada

di Pulau Jawa dan Bali. Solusi keterbatasan akses listrik pada daerah pesisir adalah

dengan memanfaatkan energi baru dan terbarukan (EBT) dengan memanfaatkan

energi matahari menjadi energi listrik. Tujuan pembuatan MIKASCEL sebagai

inovasi pembangkit listrik tenaga solar sel tersintesisasi pigmen mikroalga berbasis

Dye-sensitized solar cell (DSSC) yang berbasis fotoelektrokimia, teknologi ini mudah

dan lebih murah dengan efisiensi yang tinggi. Penggunaan pigmen fitokeratin

dikarenakan dapat menyerap hampir seluruh spektrum cahaya tampak secara baik.

Langkah perancangan dari MIKASCEL yaitu: 1) kultivasi mikroalga, 2) preparasi

fikoeretin, 3) pembuatan lapisan Ti02 dan polimer CuSCN 4) perakitan komponen

MIKASCEL. Metode penulisan yang digunakan yaitu secara kualitatif dan

kuantitatif. Secara kualitatif yaitu mendeskripsikan desain alat dan secara kualitatif

yaitu dilakukan analisa hitungan performansi daya yang dihasilkan oleh ALFASCEL.

Dengan demikian terdapat beberapa hasil yang diperoleh yaitu meningkatkan target

elektrifikasi pada daerah pesisir dan sebagai strategi mewujudkan teknologi alternatif

yang ramah lingkungan dan berkelanjutan.

Kata Kunci: Energi, Dye-sensitized solar cell (DSSC), Fikoeritrin, Mikroalga,

MIKASCEL

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Energi listrik merupakan bagian penting bagi perkembangan peradaban

manusia di berbagai bidang antara lain ekonomi, teknologi, sosial dan budaya

mansuia. Ketersediaan energi listrik merupakan aspek sebuah aspek yang sangat

penting dan menjadi sebuah parameter kunci keberhasilan pembangunan suatu

daerah. Kebutuhan energi listrik di Indonesia akan selalu meningkat sesuai dengan

pertumbuhan ekonomi dan pertumbuhan penduduk. Berdasarkan statistik ketenaga-

listrikan (2014) total penjualan tenaga listrik nasional mencapai 221.296 GWh

(gigawatt-jam). Penggunan listrik terbesar pada urusan publik dan sektor perumahan

dengan proporsi sebesar 70 persen dan diikuti dengan sisanya digunakan usaha

komersial dan dan industri. Kebutuhan energi listrik akan terus meningkat seiring

dengan laju pertumbuhan ekonomi dan pertumbuhan penduduk (BPTP, 2017).

Kelistrikan nasional memiliki berbagai permasalahan dan tantangan.

Permaslaahan kelistrikan nasional saat ini diantaranya rasio elektrifikasi di Indonesia

sebesar 80,5% (Jarman, 2014). Sumber energi utama yang digunakan Indonesia

berasal dari bahan bakar fosil (Setyaningsih , 2011). Menurut Anh (2006) sekitar

tahun 2030 dan 2040 diprediksikan bahan bakar fosil akan habis. Bahan bakar fosil

termasuk katagori energi tak terbarukan sehingga akan habis jika digunakan secara

terus menerus, selanjutnya permasalahan keterbatasan akses listrik, keterbatasan

akses listrik terlihat jelas dengan 74 persen total pembangkit nasional berada pada

jawa- bali. Tantangan kelistrikan nasional ialah visi dan misi terwujudujnya energi

ramah lingkungan yang berdasarkan kesepakatan The Conferences of Parties (COP)

ke 16 Unites Nation Frameworks Convention on Climate Change. Pemerintah

Indonesia berkomitmen dapat menekan emisi gas rumah kaca (ERK) sebesar 26 %

pada tahun 2020 serta berkomitmen untuk mewujukan target perjanjian Sustainable

Development Goals (SDGs) yang diresmikan badan pada United Nation Summit pada

tahun 2015 untuk mewujudkan keberlanjutan energi, pangan, dan menyelesaikan

permasahalan global (United Nation, 2015)

2

Untuk meminimalisir bahan bakar fosil habis, Indonesia tengah

mengembangkan PLTS (Pembangkit Listrik Tenaga Surya). PLTS memiliki beberapa

kelemahan diantaranya yaitu sangat tergantung dengan kondisi alam sehingga

kontribusi dayanya tidak tetap. Hal ini dapat terjadi karena pada siang hari, ketika

cuaca cerah PLTS akan beroprasi secara maksimum dan pada malam hari tidak dapat

beroprasi namun masih dapat digantikan oleh baterai yang menyimpan energi listrik

dari PLTS sepanjang siang hari (Herlina, 2009). Pengembangan energi surya yang

saat ini tengah dilakukan adalah sel surya organik yang disebut dengan DSSC (Dye-

sensitized Solar Cell). Sumber daya alam yang dapat dijadikan sebagai bahan DSSC

salah satunya yaitu mikro alga merah Porphyridium cruentum. Bahan ini akan

digunakan sebagai bahan dasar pemanfaatan fikoeritirin menjadi DSSC. Pemilihan

bahan tersebut karena memiliki potensi dalam menyerap energi matahari yang dapat

dikonversi menjadi energi listrik. Selain itu,

Penggunaan fikoeritrin dari pigmen alga merah P. cruentum memiliki efisiensi

tinggi dikarenakan dapat menyerap hampir seluruh spektrum cahaya tampak secara

baik dan ketersediaan bahan baku yang melimpah dan mudah dikembangkan. Konsep

dari MIKASCEL merupakan desain papan panel surya sebagai inovasi energi

terbarukan pada daerah pesisir sehingga mendapat akses listrik dan strategi

pengembangan energi yang bersifat ramah lingkungan.

1.2 Perumusan Masalah

Mengacu pada latar belakang maka rumusan masalah dari pembuatan karya

ilmiah ini meliputi:

1. Bagaimana teknik Kultivasi Porphyridium cruentum?

2. Bagaimana Pemanfaatan Serta Desain Teknologi Berbasis Porphyridium

cruentum Menjadi Teknologi MIKASCEL?

3. Bagaimana Analisis Kelayakan dan Implementasi MIKASCEL?

4. Bagaimana Strategi Implementasi MIKASCEL Pada Masyarakat Pesisir?

5. Bagaimana Multiapplier Effect Teknologi MIKASCEL?

3

1.3 Tujuan

Mengacu pada rumusan masalah maka tujuan dari pembuatan karya ilmiah ini

meliputi:

1. Bagaimana teknik Kultivasi Porphyridium cruentum?

2. Bagaimana Pemanfaatan Serta Desain Teknologi Berbasis Porphyridium

cruentum Menjadi Teknologi MIKASCEL?

3. Bagaimana Analisis Kelayakan dan Implementasi MIKASCEL?

4. Bagaimana Strategi Implementasi MIKASCEL Pada Masyarakat Pesisir?

5. Bagaimana Multiapplier Effect Teknologi MIKASCEL?

1.4 Manfaat

Adapun manfaat dari penulisan karya ini adalah:

1. Memahami Teknik Kultivasi Porphyridium cruentum

2. Memahami Pemanfaatan Serta Desain Teknologi Berbasis Porphyridium

cruentum Menjadi teknologi MIKASCEL

3. Memahami Analisis Kelayakan dan Implementasi MIKASCEL

4. Mehami Strategi Implementasi MIKASCEL Pada Masyrakat Pesisir

5. Memhami Multiapplier Effect Teknologi MIKASCEL

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Konsumsi Energi Listrik Di Indonesia

Penggunaan energi listrik di Indonesia semakin meningkat seiring dengan

peningkatan jumlah penduduk. Kebutuhan listrik di berbagai wilayah di Indonesia

berbeda berdasarkan tingkat jumlah penduduknya. Berdasarkan data (RUPTL)

Rencana Usaha Penyedia Tenaga Listrik (2016), Penjualan tenaga listrik selama lima

tahun terakhir tumbuh rata-rata 8,1% per tahun. Region Jawa-Bali rata-rata

pertumbuhan lima tahun terakhir adalah sebesar 7,5%. Pertumbuhan ini relatif lebih

rendah dibandingkan dengan pertumbuhan rata-rata di regional Sumatera,

Kalimantan, Sulawesi, dan Maluku Papua-Nusa Tenggara.

Tabel. 1 Penjualan Tenaga Listrik PLN (TWh)

Pertumbuhan penjualan tenaga listrik mulai pulih dari dampak krisis keuangan

global mulai tahun 2010. Sejak tahun 2012, PLN sangat aktif dalam penyambungan

pelanggan yaitu sekitar 3,5 juta pelanggan pertahun dengan tujuan menyelesaikan

daftar tunggu pelanggan.

Penjualan tenaga listrik di Sumatera tumbuh jauh lebih tinggi, yaitu rata-rata

9,4% per tahun. Pertumbuhan ini tidak seimbang dengan penambahan kapasitas

pembangkit yang hanya tumbuh rata-rata 5,2% per tahun. Hal ini menyebabkan

terjadinya krisis daya yang kronis di banyak daerah. Pada tahun 2010, krisis daya ini

diatasi dengan sewa pembangkit listrik. Penjualan tenaga listrik di Kalimantan

tumbuh rata-rata 10,7% per tahun, sedangkan penambahan kapasitas pembangkit rata-

5

rata hanya 1% per tahun. Hal ini menyebabkan pembatasan penjualan listrik dan

krisis daya di banyak daerah di Kalimantan.

Penjualan tenaga listrik di Sulawesi tumbuh rata-rata 11,0% per tahun untuk

itu PLN sangat agresif melakukan penambahan proyek pembangkit baik dari PLN

maupun IPP seperti PLTU Jeneponto, PLTG/U IPP Sengkang dan IPP PLTAPoso.

Hal yang sama juga terjadi di daerah Indonesia Timur lainnya, yaitu Maluku, Papua,

dan Nusa Tenggara. Pada umumnya upaya penyelesaian krisis daya jangka pendek

adalah dengan memasukkan sewa pembangkit. Pertumbuhan di Sumatera,

Kalimantan, Sulawesi dan Indonesia Timur diperkirakan masih berpotensi untuk

meningkat karena daftar tunggu yang tinggi akibat keterbatasan pasokan dan rasio

elektrifikasi yang akan terus ditingkatkan.

Salah satu satu daerah yang belum teraliri listrik yaitu pulau Selaru. Selaru

adalah nama pulau terluar Indonesia yang terletak di Laut Timor berbatasan dengan

negara Australia. Pulau Selaru merupakan bagian dari wilayah pemerintah Kabupaten

Maluku Tenggara Barat, Provinsi Maluku. Luas wilayah pulau selaru berkisar 3.667

km2 yang meliputi luas daratan sebesar 353 km2 dan luas laut untuk wilayah kelola

kabupaten (0-4 mil) sebesar 1.015 km2, serta luas wilayah kelola provinsi (4-12 mil)

sebesar 2.298 km2. Secara administrasi, pulau ini merupakan satu kecamatan

tersendiri dari 10 kecamatan yang ada di Maluku Tenggara Barat, yang terdiri dari

tujuh desa yaitu Adaut, Namtabung, Kandar, Lingat, Werain, Fusuy, dan Eliasa. Desa

Adaut merupakan ibukota kecamatan Selaru. Seluruh desa di Selaru terletak di daerah

pesisir pantai. Dibandingkan dengan wilayah lain di Indonesia pulau Selaru jauh

tertinggal apalagi soal kelistrikan. Ada empat desa yang belum teraliri listrik

sedangkan tujuh desa sudah teraliri namun sering mengalami pemadaman karena

pasikan listrik masih minim. Penduduk di pulau selaru sendiri dihuni oleh 14.000

jiwa.

2.2 Dye Sensitized Spolar Cell (DSSC)

Dye Sensitized Solar Cell ini pertama kali ditemukan oleh Michael Gratzel

dan Brian O’Regan pada tahun 1991 di École Polytechnique Fédérale de Lausanne,

Swiss. Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) telah menjadi salah satu topik penelitian

6

yang dilakukan intensif oleh peneliti di seluruh dunia. DSSC merupakan terobosan

pertama dalam teknologi sel surya sejak sel surya silikon. Berbeda dengan sel surya

konvensional, DSSC adalah sel surya fotoelektrokimia menggunakan elektrolit

sebagai medium transport muatan (Gratzel, 1998).

Sel surya nanokristal TiO2 tersensitisasi dye dikembangkan sebagai konsep

alternatif bagi piranti fotovoltaik konvensional berbasis silikon. Beberapa keuntungan

sistem sel surya ini adalah proses fabrikasinya lebih sederhana tanpa menggunakan

peralatan rumit dan mahal sehingga biaya fabrikasinya lebih murah. Efisiensi

konversi sistem sel surya tersensitasi dye telah mencapai 10-11%. Namun, sel surya

ini memiliki kelemahan yaitu stabilitasnya rendah karena penggunaan elektrolit cair

yang mudah mengalami degradasi atau kebocoran (Huang, 2007). Struktur sel surya

ini berbentuk struktur sandwich, dimana dua elektroda yaitu elektroda TiO2

tersensitisasi dyedan elektroda lawan mengapit elektrolit. Berbeda dengan sel surya

silikon, pada sel surya tersentisisasi dye, foton diserap oleh dye yang melekat pada

permukaan partikel TiO2. Dalam hal ini dye bertindak sebagai donor elektron yang

dibangkitkan ketika menyerap cahaya, mirip fungsi klorofil pada proses fotosintesis.

Gambar. 1 Lapisan MIKASCEL Berbasis DSSC

Material penyusun Dye SensitizedSolar Cell (DSSC) antara lain elektroda

kerja yang terdiri dari substrat kaca Indium Tin Oxide (ITO). Substrat yang digunakan

pada DSSC yaitu jenis TCO (Transparant Conductive Oxide) yang merupakan kaca

transparan konduktif. Komponen material Dye Sensitized Solar Cell (DSSC) ialah (1)

TCO (Transparant Conductive Oxide) yaitu substrat itu sendiri berfungsi sebagai

badan dari sel surya dan lapisan konduktifnya berfungsi sebagai tempat muatan

mengalir; (2) Titanium Dioxide (TiO2) Komponen kedua Titanium Dioxide (TiO2),

TiO2 merupakan bahan semikonduktor yang bersifat inert, stabil terhadap fotokorosi

7

dan korosi oleh bahan kimia; (3) Dye alami yaitu zat fikoeritin yang didapat dari alga

P. Cruentum yang dapat tereksitasi dengan adanya penyinaran pada dyes (Song,

2007); (4) yaitu elektrolit, Elektrolit yang digunakan pada DSSC terdiri dari iodine (I-

) dan triiodide (I3-) sebagai pasangan redoks dalam pelarut. Karakteristik ideal dari

pasangan redoks untuk elektrolit DSSC yaitu: potensial redoksnya secara

termodinamika berlangsung sesuai dengan potensial redoks dari dye untuk tegangan

sel yang maksimal (Gratzel, 2003); (5) Karbon yaituk atalis yang dibutuhkan untuk

merpercepat kinetika reaksi proses reduksi triiodide pada TCO (Gratzel, 1996).

Gambar. 2 Komponen DSSC

2.3 Potensi Mikro Alga (Porphyridium cruentum) Alga Merah

Mikroalga merupakan organisme tumbuhan primitif yang berukuran kecil

yang biasa disebut fitoplankton (Schulz, 2006). Organisme ini merupakan sumber

produktivitas primer karena mampu berfotosintesis. Mikroalga banyak mengandung

protein, lemak, asam lemak tak jenuh, pigmen dan vitamin. Mikroalga untuk sekarang

ini masih dikembangkan dalam pembuatan biofuel cell. Kandungan lemak dan asam

lemak yang ada didalam mikroalga merupakan faktor yang membuatnya menjadi

bahan dasar biofuel cell (Kawaroe, 2010).

8

Klasifikasi biologi P. cruentum (Vonshak, 1988) adalah sebagai berikut:

Divisi : Rhodophyta

Sub kelas : Bangiophyceae

Ordo : Porphyridiales

Famili : Porphyriceae

Genus : Porphyridium

Spesies : Porphyridium cruentum

Jenis Mikroalga yang digunakan dalam pembuatan MIKASCEL yaitu

Porphyridium cruentum mikroalga merah bersel satu yang termasuk kelas

Rhodophyceae, hidup bebas atau berkoloni yang terikat dalam mucilago. Senyawa

mucilago dieksresikan secara konstan oleh sel membentuk sebuah kapsul yang

mengelilingi sel. Mucilago merupakan polisakarida sulfat yang bersifat larut dalam

air (Borowitzka dan Borowitzka, 1988).

Alga merah (rhodophytes) umumnya ditemukan pada habitat laut, namun

beberapa spesies ditemukan di air tawar dan daerah terestrial. Alga bersifat fototrofik

dan mengandung klorofil a, hal ini perlu mendapat perhatian khusus dimana

kloroplasnya tidak memiliki klorofil b dan mengandung fikobiliprotein, pigmen

utama pada pemanenan sianobakteria. Warna merah dari sebagian besar alga merah

bersumber dari fikoeritrin yang merupakan pigmen tambahan yang menutupi warna

hijau klorofil (Madigan et al. 2009).

Gambar. 3 Morfologi Porphyridium cruentum.

Komposisi biomassa P. cruentum yaitu 32,1% (w/w) karbohidrat dan 34,1%

protein kasar. Biomassa P. cruentum mengandung pigmen berupa fikoeritrin dengan

karakteristiknya berwarna merah. Biomassa juga mengandung tokoferol, vitamin K,

dan karoten (Fuentes et al. 2000).

9

BAB III

METODE PENULISAN

3.1 Jenis Penulisan

Jenis penulisan karya ini merupakan jenis penulisan deskriptif, yaitu dengan

menguraikan, menjabarkan dan merangkai variabel-variabel yang didapat menjadi

sebuah pembahasan yang runut dan sistematis. Studi kajian deskriptif ini dilakukan

dengan mengambil studi kasus terhadap permasalahan listrik di daerah pesisir

Indonesia.

3.2 Teknik Pengumpulan dan Jenis Data

Teknik pengumpulan data dilakukan dengan melakukan studi pustaka (library

research) dan penulusuran informasi digital dengan sasaran tujuan antara lain studi

literatur. Sumber pustaka studi yang didapatkan berasal dari membaca, menganalisis

dan mengakaitkan informasi dari sumber bacaan dengan topik yang diangkat. Studi

pustaka ini meliputi buku, surat kabar cetak, online dan jurna penelitian yang

dianggap relevan dengan pembahasan. Jenis data yang digunakan fdalam penulian ini

ialah data sekunder atau data pendukung yang merupakan data penelitian yang

diperoleh peneliti secara tidak langsung, atau melalui media perantara, selain itu data

primer didapatkan melalui observasi.

3.3 Metode Analisis dan Sintesis (Pembahasan)

Proses analisis dilakukan pada data-data yang terkumpul yang kemudian

dipaparkan dalam pembahasan. Sintesis dilakukan dengan menggunakan studi silang

(cross link) antara data yang terkumpul dengan teori dan konsep yang relevan.

Kemudian dapat diambil titik utama yang kemudian diolah menjadi beberapa

kesimpulan. Kesimpulan tersebut diperkuat dengan saran dan rekomendasi yang

terkait. Berdasarkan rekomendasi yang diberikan dapat menjadi sumber bacaan dan

wawasan baru dalam teknologi pembangkit listrik nasional.

3.4 Kerangka Berpikir

Dalam pembuatan MIKASCEL(Mikro Alga Solar Cell) sebagai energi baru

terbarukan terdapat kerangka berpikir yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

10

Teknologi Tepat Guna

Teknologi Energi Listrik Terbarukan OUTPUT

DSSC berbahan Mikro Alga Porphyridium

cruentum

Kultivasi Mikro Alga

Porphyridium cruentum

Energi Listrik

Ketahanan Energi

Keterbatasan energi dan terbatasnya akses listrik

Keterbasatasan dan Kelangkaan Sumber

Energi Permasalahan

DSCC (Dye-Sensitized Solar Cell)

POTENSI

Mikro Alga Porphyridium

cruentum

Rangkaian Komponen

MIKASCEL

Multiplier Effect yang

ditimbulkan

Teknik Pemanfaatan mikro alga Porphyridium cruentum sebagai penghasil listrik

Daya yang dihasilkan oleh MIKACSCEL

DSSC berbahan pigmen dari fikoeritrin mikro alga Porphyridium cruentum

Gambar. 4 Kerangka Berpikir MIKACSCEL

11

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1 Kultivasi Porphyridium cruentum

Proses kultivasi mikroalga dilakukan dengan menggunakan wadah toples

dengan penyinaran langsung secara terus menerus. Cahaya yang digunakan berasal

dari lampu dengan intensitas 3000 lux. You dan Barnett (2004) menyatakan bahwa

Porphyridium cruentum dapat tumbuh dengan optimal pada intensitas cahaya hingga

70 μE m-2 s-1 atau 3500 lux dengan suhu proses kultivasi berkisar antara 25- 27 °C,

derajat keasaman (pH) dari air laut yang digunakan pada kultivasi yaitu sebesar 7,5.

Borowitzka dan Borowitzka (1988) mengemukakan bahwa Porphyridium cruentum

dapat tumbuh pada kisaran pH 5,2-8,3 dengan pH optimal yaitu 7,5. Proses kultur

dengan media Becker memiliki salinitas yang cukup tinggi, namun kultur masih dapat

tumbuh dengan baik. Lee dan Tan (1987) menyatakan bahwa Porphyridium cruentum

dapat bertahan pada salinitas hingga 3,5% dan optimal pada salinitas 2,5%.

Ketersediaan MgSO2.7H2O berfungsi menyediakan sulfur bagi mikroalga.

Borowitzka dan Borowitzka (1988) menjelaskan sulfur memainkan peranan penting

pada struktur dan fungsi protein. Becker (1994) menyatakan bahwa magnesium

diperlukan oleh semua spesies mikroalga karena magnesium berperan pada

fotosintesis sebagai atom pusat molekul klorofil.

Nitrogen merupakan elemen terbesar dan terpenting bagi mikroalga. Nutrien

KNO3 berfungsi menyediakan nitrogen pada mikroalga. Nutrien NaHCO3 dalam

media Becker berfungsi menyediakan karbon bagi mikroalga. Borowitzka dan

Borowitzka (1988) menjelaskan pertumbuhan menjadi lebih cepat pada kultur yang

diberi cahaya dan aerasi dengan udara yang mengandung CO2. Pertumbuhan kultur

dengan aerasi mempunyai waktu pembelahan 20 jam. Sistem bufer digunakan sebagai

pengontrol pH pada media Becker. Chelate iron berupa Fe dan EDTA digunakan

sebagai bufer trace metal untuk mengatur konsentrasi ion logam bebas. Penambahan

EDTA pada media kultur berfungsi untuk mencegah presipitasi terutama Ca dan Mg

(Barsanti dan Gualtieri 2006). Pemanenan Porphyridium cruentum dilakukan dengan

12

menggunakan sentrifuge 3000 rpm selama 30 menit. Supernatan yang dihasilkan

kemudian dikeringkan pada suhu ruang hingga benar-benar kering.

Setelah kering, selanjutnya proses ekstraksi pigmen fikoertrin dari

Porphyridium cruentum dilakukan pada biomassa yang dipanen pada fase stasioner

dengan menggunakan pelarut akuades. Prihantini et al. (2005) menyatakan bahwa

pada fase stasioner, intensitas cahaya yang diterima sel berkurang sehingga terjadi

peningkatan klorofil a dan pigmen lain (klorofil c, klorofil d dan fikobiliprotein).

Selain itu, menurut Taylor et al. (2013), pembentukan pigmen fikoeritrin dipengaruhi

oleh beberapa faktor fisika dan kimia diantaranya adalah stabilitas kolom air,

intensitas cahaya, suhu dan nutrien yang terkandung dalam media.

4.2 Pemanfaatan dan Desain Teknologi Berbasis Porphyridium cruentum

menjadi MIKASCEL

MIKASCEL merupakan akronim dari Mikro Alga Solar Cell yang merupakan

terminologi dalam pembangkit listrik berbasis mikro alga dengan memanfaatkan

fikoeritrin dari alga merah Porphyridium cruentum yang digunakan dalam DSSC

(Dye-Sensitized Solar Cell) sebagai dye (zat warna). MIKASCEL merupakan sebuah

panel surya organik yang terdiri dari berbagai material penyusun yang dirakit menjadi

komponen panel surya. Zat warna yang digunakan adalah pigmen dari fikoeritrin

yang merupakan pemanen cahaya (light- harvesting) dari alga merah karena memiliki

phycobiliprotein. Penggunaan alga merah sebagai pembangkit listrik dikarenakan

memiliki potensi sebagai penghasil energi listrik dan sumber bahan yang melimpah

dan mudah didapatkan. Desain dari MIKASCEL memiliki bentuk seperti sandwich

yang terdiri dari beberapa bagian yang dirancang untuk meyerap energi yang

dikonversi menjadi energi listrik. Desain tersebut dapat dilihat dari gambar berikut.

13

Gambar. 5 Desain MIKASCEL

Pembuatan rangkaian MIKASCEL melalui beberapa tahapan yaitu pembuatan

(1) pembuatan lapisan (koloid) Ti02; (2) pencelupan lapisan Ti02 dengan larutan dye-

sensinitizer dan (3) perakitan komponen MIKASCEL.

1. Pembuatan Lapisan Ti02

Sebelum pembuatan lapisan papan Ti02 memerlukan treatment dengan

membuat bahan dari serbuk Ti02 dicampur dengan NaOH selanjutnya di ultrasonikasi,

disaring dan dicuci dengan etanol kemudian dilakukan heat treatment selama 3 jam

pada suhu 300 oC (Hao et al. 2006). Selanjutnya pembuatan lapisan tipis koloid Ti02

menggunakan bahan Ti02 dan dicampurkan larutan asam asetat dan etanol, kemuidian

digerus hingga menjadi bentuk koloid. Koloid Ti02 kemudian dilapiskan pada TCO

dan pada sisi yang behadapan ditutup dengan scotch tape. Kemudian larutan Ti02

diletakkan secara merata pada TCO kemudian dikeringkan. Selanjutnya scotch tape

dibuka, ambil lapisan dipanasnkan pada suhu 300 oC selama 30-40 menit kemudian di

dinginkan pada suhu ruang.

2. Pencelupan Lapisan Ti02 Dengan Larutan Dye-Sensinitizer

Lapisan kaca konduktif yang telah terlapisi Ti02 dan telah dilakukan

pemanasan, dicelupkan pada pada larutan dye pigmen fikoeritrin pada larutan selama

48 jam selanjutnya diangkat dan diletakkan dalam ruang gelap agar terserap

maksimal. Selanjutnya diletakkan pada suhu ruang untuk perakitan.

1. Kaca TCO 4) Elektro

2. TIO2 + Dye Fikroeritrin P. Cruentum 5) Kaca TCO

3. PC

14

3. Perakitan Komponen MIKASCEL

Lapisan Ti02 dan fikoeritrin yang telah kering disusun dengan lapisan pertama

karbon, Kaca, elektro, Ti02 + fikoeritirin dan kaca yang kemudian dijepit agar kuat

dan tidak bergerak. kemudian komponen MIKASCEL dilakukan pengujian

karakterisasi dengan uji Arus, Daya, dan Tegangan.

4.3 Analisis Kelayakan dan Implementasi MIKASCEL

Energi yang dihasilkan oleh MIKASCEL bergantung pada luasan dari DSSC,

konsentrasi dye fikoeritirin yang digunakan serta cahaya matahari. Energi yang

dihasilkan oleh MIKASCEL bergantung pada luasan dari DSSC, konsentrasi dye

fikoeritirin yang digunakan serta cahaya matahari. Energi yang dihasilkan oleh

MIKASCEL bergantung pada luasan dari DSSC, konsentrasi dye fikoeritirin yang

digunakan serta cahaya matahari. Menurut Firmanda (2014) lama perendaman dyi

fikoeritrin selama 72 jam mampu menghasilkan Daya maksimal (Pmax) 0,3969 mW

dan Tegangan maksimal sebesar (Vmax) sebesar 176,4 mV dengan efisiensi sebesar 50

%. Jika dibandingkan dengan nilai efisiensi sel surya tersintesisasi dengan ekstrak

bahan organik lain seperti klorofil. Berdasarkan (Pramono, 2013) Ekstrak klorofil

papaya dan jathropa memiliki nilai efisiensi Tegangan maksimal sebesar (Vmax)

sebesar 146 mV dan 122 mV. Berdasarkan uraian tersebut, maka MIKASCEL ini

layak jika diimplemtasikan di Indonesia terutama di daerah pesisir. Hal itu

dikarenakan MIKASCEL memilki keunggulan yaitu antara lain, terintegrasi tidak

menggunakan grid, teknik pengaplikasiannya mudah karena masyarakat awam pun

bisa, dan biaya operasional murah serta ramah lingkungan. Selain itu, keunggulan lain

adalah perawatannya mudah serta tahan kondisi hujan.

4.4 Strategi Implementasi MIKASCEL Pada Masyarakat Pesisir

Dalam mewujudkan teknologi MIKASCEL pada masyarakat pesisir

diperlukan sebuah strategi dan dukungan dari berbagai pihak, sehingga MIKASCEL

dapat diaplikasikan masyarakat. Pihak- pihak yang terlibat dalam implementasi

teknologi ini pada Tabel 4.4.

15

Tabel. 2 Pihak-pihak Terkait dalam Implementasi MIKASCEL

Pihak-pihak Terkait dalam Implementasi MIKASCEL

Pihak Terkait Peran Instansi

Pemerintah -Membuat kebijakan yang

mendukung implementasi

pembangkit listrik energi

terbarukan

- Kementrian Ekonomi dan

Pembangunan

- Kemenrtian Hukum dan HAM

-Menyediakan payung hukum

dan menjamin kegiatan yang

investasi MIKASCEL

Investor -Melakukan investasi

pengembangan dan produksi

massal MIKASCEL

- BUMN

- Pihak Swasta

-Mendukung pengembangan

produk melalui MIKASCEL

Masyarakat -Mendukung dan menggunakan

MIKASCEL

Intelektual -Mengembangkan MIKASCEL

melalui penelitian dan

peningkatan kualitas MIKASCEL

-Mahasiswa

-Peneliti

4.5 Multiplier Effect Teknologi Mikascel

MIKASCEL mampu menjadi solusi inovatif yang dapat diaplikasikan di

daerah pesisir pantai yang belum mendapatkan akses energi listrik dengan

memanfaatkan zat fikoeritrin dari Porphyridium cruentum mikroalga merah. Dengan

adanya inovasi alat MIKASCEL diharapkan dapat menurunkan penggunaan energi

listrik tak terbaharukan dan dapat menjadi energi alternatif yang bisa dikembangkan

secara permanen.

16

Dengan adanya MIKASCEL memberikan inovasi dalam menyediakan energi

listrik berbasis energi terbarukan dibandingan dengan pembangkit listrik

konvensional bagi masyarakat khususnya daerah pesisir pantai karena MIKASCEL

sumber energi pembangkit berlimpah dan sumber energi matahari selalu tersedia.

Sehingga menghasilkan inovasi pembnagkit listrik yang dapat diaplikasikan, murah,

efisien, ramah lingkungan dan berkelanjutan.

17

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan uraian diatas maka dapat disimpulkan yaitu:

1. Pigmen fikoeritrin dipengaruhi oleh beberapa faktor fisika dan kimia

diantaranya adalah stabilitas kolom air, intensitas cahaya, suhu dan nutrien

yang terkandung dalam media.

2. Pemanfaatan Porphyridium cruentum sebagai pemanen cahaya dengan

memanfaatkan pigmen fikoeritrin dengan desain teknologi seperti sandwich

yang dirakit menjadi satu komponen panel surya pembangkit listrik.

3. MIKASCEL merupakan inovasi pembengkit listrik tenaga energi baru dan

terbarukan yang layak untuk di implementasikan pada daerah pesisir dan di

Indonesia karena memiliki keunggulan tegangan dan efisiensi yang tinggi

serta biaya operasioanal murah, mudah diaplikasikan dan ramah lingkungan

4. Implementasi MIKASCEL membutuhkan sinergi dari berbagai pihak yang

memiliki peran strategis dalam pengembangan MIKASCEL5.

5. MIKASCEL merupakan sebuah inovasi pembangkit listrik yang mampu

menjadi solusi invofatif dalam permasalahan kelistrikan nasional, dengan

keungguan bahan bakar mudah dan selalu tersedia, mudah diaplikasikan dan

efisiensi yang tinggi. MIKASCEL mampu menyelesaikan dua permasalahan

sekaligus yaitu permasalahan ketersediaan bahan bakar fosil dan energi listrik

pada daerah pesisir.

5.2 Saran

Saran yang dapat diberikan dalam penulisan karya ilmiah ini ialah hasil

analisis dan penulisan karya ini perlu diperhatikan sebagai upaya unntuk

pengembangan sistem dan teknologi pembangkit listrik tenaga baru dan terbarukan,

efisien dan berkelanjutan melalui keseriusan dari pihak terkait dalam implementasi

MIKASCEL.

18

DAFTAR PUSTAKA

Anh, Q. V., 2006. Degradation of The Solar Cell Dye Sensitizer N719

Preliminary

Balai Pengkajian dan Penerapan Teknologi (BPPT). (2017). Outlook

Energi Indonesia. 2016: Pengembangan Energi Untuk

Mendukung Industri Hijau.Jakarta. Pusat Teknologi

Sumberdaya Energi dan Industri Kimia BPPT.

Becker EW. 1994. Microalgae: Biotechnology and Microbiology.

Cambridge (US): Cambridge University Press.

Borowitzka MA, Borowitzka L J. 1988. Microalgal Biotechnology.

Cambridge (US): Cambridge University Press.

Borrowitzka, M. A. 1999. Extraction in Techniques in Alga

Biotechnology Laboratory. Murdoch: University Press

Australia. Pp. 57-84 Building Of Dye Sensitized Solar Sell.

Denmark: Roskilde University.

Direktorat Jendral Ketangalistrikan Kementraian Rnergi Dan Sumber

Daya Mineral. 2014 Buku Statistik Ketenagalistrikan 2014. No.

28. http://www.djk.esdm.go.id/. Diakses 18 April 2017.

Engineering Journal 19 (2004): 251-258.

Firmanda. E., 2014. Pigmen Fikoeritirin Dari Mikroalga Porphrydium

cruentum Sebagai Fotosensitizer Pada Sel Surya. Institus

Pertanian Bogor: Bogor.

Fuentes, R., A Fernandez, and J.A. Perez, (2000), “Biomass Nutrient

Profiles of The MicroalgaPophyridium, Food Chemistry

70cruentum”:345

Grätzel, Michael, “Dye-Sensitised Solar Cells, journal of

Photochemistry and Photobiology”,Vol.4,145-153,2003.

Huang dkk, 2007. “Preparation of a Novel Polymer- Gel quinoline

Iodide and Its Application in Quasi-Solid-State Dye-

Sensitized Solar Cell”, J-Gel. Sci, Sol.

Jarman, 2014. Rasio Elektrifikasi di Indonesia. Jakarta: Dirjen

Ketenagalistrikan Kementrian ESDM Indonesia.

Kawaroe, dkk. 2010. Mikroalga Potensi dan Pemanfaatannya untuk

Produksi Bio Bahan Bakar. Bandung. ITB

Kay, A., Grätzel, M., 1996, “Low cost photovoltaicdyesensitized

modules nanocrystalline titanium dioxide and carbon

powder”, Solar Ener Materials & Solar Cells, 44, 99-117.

Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral, 2016. Rencana

Usaha Penyedia Tenaga Listrik (RUPTL). PT Perusahaan

Listrik Negara (Persero).

Lee Y K, Tan H M. 1988, Interphylum protoplast fusion and genetic

recombination of the algae Porphyridium cruentum and

Dunaliella spp. Journal of General Microbiology 134 (1988) :

635-641.

http://www.djk.esdm.go.id/

19

Madigan, M. T & Martinko, MJ. 2009. Brock Biology Of

Microorganism (Eleventh Edition). New Jersey: Pearson

prentice Hall.

Pramono, S. H., Eka M. dan Teguh, U. 2013. Organic Solar Panel

Cell Based On Extraction Of Papaya (Carica papaya) And

jathropha (Ricinus communis) Leaves In DSSC (Dye

Sensitized Solar Cell). Proceeding Of International

Conference On Education, Technology and Science.

Purwokerto: Jawa Tengah. Hal. 248-251. ISBN 978-602-

14930-0-7.

Prihantini N B, Damayanti D, Yiniarti R. 2007. Pengaruh konsentrasi

medium ekstrak tauge (MET) terhadap pertumbuhan

Scenedesmus isolate Subang. Makara Sains 11 (1) : 1-9.

Setyaningsih, W., 2011. Potensi Lapangan Panasbumi Gedongsongo

Sebagai Sumber Energi Alternatif dan Penunjang

Perekonomian Daearah. Geografi, 8(1), pp. 12-17.

Smestad, G.P., dan Demonstrating Gratzel, electron Transfer Mand.,

1998 Nanotechnology: A Natural DyeSensitized

Nanocrystalline energy Converter”,J.Chem.Educ., 75, 752-756.

Song Wang. 2007. TiO2 films dkk, prepared“by micro-plasma

oxidation method for dye sensitized solar cell”, Eletrochimia

Acta 53.

Taylor B B, Taylor M H, Bracher A. 2013. Estimation of relative

phycoerythrin concentrations from hyperspectral underwater

radiance measurements –a statistical approach. Journal of

Geophysical Research: Oceans 118: 1-13.

United Nation. (2015). PARIS AGREEMENT. Paris: United Nation

Framework Convention On Climate Change.

Vonshak. 1990. Recent Advances in Microbial Biotechnology.

Biotechnology Advances Volume 08.

You T, Barnett S M. 2004. Effect of light quality on production of

extracellular polysaccharides and growth rate of Porphyridium

cruentum. Biochemical

20

LAMPIRAN

Lampiran. 1 Lembar Orisinalitas Karya

21

Lampiran. 2 Riwayat Hidup Penulis dan Dosen Pembimbing

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Ketua

Nama Lengkap :Krishnayana Budi Pratama

NIM :1450402011111082

Jurusan/Fakultas :Hama Penyakit Tanaman/Pertanian

Tempat dan Tanggal Lahir :Lumajang, 07 Mei 1996

Alamat :Jl. Sumbersari No. 239 A

No. HP/Telepon :08814928665

Email :[email protected]

Riwayat Organisasi :

No Kegiatan/Organisasi Periode Jabatan

1

Pusat Riset dan Kajian Ilmiah

Mahasiswa (PRISMA) Fakultas

Pertanian Universitas Brawijaya

2016- 2017 Staf Humas

Prestasi yang Pernah Diraih :

No Prestasi Tahun Institusi Penyelenggara

22


Anggota I

Nama Lengkap : Yaman Udayef Nasution

NIM : 145040201111090

Jurusan/Fakultas : Hama Penyakit Tanaman/Pertanian

Tempat dan Tanggal Lahir :Binjai,, 17 Pebruari 1997

Alamat :Jl Sumbersari no 239a

No. HP/Telepon :085277738246

Email : [email protected]



1




2016-2017 Pengurus Litbang



23


Anggota II

Nama Lengkap : Alifia Yuniachrahma

NIM :155040201111023

Jurusan/Fakultas :-/ Fakultas Pertanian

Tempat dan Tanggal Lahir :Gresik, 14 Juni 1997

Alamat :Jl. Sumbersari no 28 B

No. HP/Telepon :081332216214

Email :[email protected]



1




2017-2018 Pengurus Litbang



24


Dosen Pembimbing

Nama Lengkap : Sisca Fajriani, SP., MP.

NIP : 19820314 200812 2 001

Tempat dan Tanggal Lahir : Bontang, 14 Maret 1982

Alamat : Jl Lowokwaru No 3/22 Malang

No. HP/Telepon : 0818536085

Email : [email protected]

Riwayat Pendidikan :

No Pendidikan Tahun Jurusan Universitas

1 S1 2000-

2005

Budidaya

Pertanian

Universitas

Brawijaya

2 S2 2005-

2008 Ilmu Tanaman

Universitas

Brawijaa

3x4

mailto:[email protected]

MIKASCEL (Mikro Alga Solar Cell): Pembangkit Listrik...

Documents

Transcript of MIKASCEL (Mikro Alga Solar Cell): Pembangkit Listrik...