PENGUJIAN ALAT PEMANENAN MIKROALGA Chlorella
vulgaris MENGGUNAKAN MEMBRAN ULTRAFILTRASI
BERBASIS AERASI SEBAGAI ANTIFOULING
SKRIPSI
Oleh:
PRADINI DIS ARYANI
135100601111011
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI BIOPROSES
JURUSAN KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG
2018
PENGUJIAN ALAT PEMANENAN MIKROALGA Chlorella
vulgaris MENGGUNAKAN MEMBRAN ULTRAFILTRASI
BERBASIS AERASI SEBAGAI ANTIFOULING
Oleh:
PRADINI DIS ARYANI
135100601111011
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknologi Pertanian
PROGRAM STUDI TEKNOLOGI BIOPROSES
JURUSAN KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS BRAWIJAYA
MALANG
2018
iii
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di kota Surabaya pada
tanggal 10 Desember 1994 dari Ayah yang
bernama Sunaryo,S.pd dan ibu yang
bernama Dra. Sri Wahyuni.
Penulis menyelesaikan pendidikan taman
kanak-kanak di TK Hang Tuah 12 di Perak,
Kota Surabaya dan lulus pada tahun 2000.
Kemudian melanjukan Sekolah Dasar di SD Hang Tuah 12
sampai pada kelas 5, dan melanjutkan sekolah kembali di SDN
Kalipecabean no.55 Kecamatan Candi Kabupaten Sidoarjo dan
lulus pada tahun 2006. Selanjutnya melanjutkan ke Sekolah
Menengah pertama di SMP Hang Tuah 5 Candi – Sidoarjo dan
lulus pada tahun 2009. Selama menempuh pendidikan di SMP,
penulis pernah mengikuti lomba dibidang gerakan pramuka dan
juga cheerleader. Penulis menyelesaikan Sekolah Menengah
Atas di SMA Negeri 4 Sidoarjo dan lulus pada tahun 2013.
Pada tahun yang sama melanjutkan ke Perguruan Tinggi
Progran Studi Teknologi Bioptoses Jurusan Keteknikan Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya Malang.
Selama menempuh pendidikan di Universitas Brawijaya, penulis
pernah menjadi staff HIMATETA sebagai pengurus Internal
(2016) serta mengikuti kepanitian devisi kesehatan pada kegiatan
PK2MABA jurusan yang diselenggarakan HIMATETA (2014).
iv
Alhamdulillahirobbil’alamin…..
Dengan mengucap syukur kepada Allah
yang selalu memberi petunjuk terbaik
atas jalan hidupku…
Memberi kebahagian, kasih sayang
lewat mereka yang ada disekelilingku…
Semoga dengan ridho-Nya dan ridho Orangtua
selalu menuntunku untuk menuju jalan
kebaikan dan kesuksesan dari semua perjuanganku…
karya kecil ini aku persembahkan kepada
Ayah, Ibuk, adik dan seluruh keluarga
serta sahabat yang selalu mendoakan dan
memberi dukungan selama ini
vi
Pradini Dis Aryani. 135100601111011. Pengujian Alat Pemanenan
Mikroalga Chlorella vulgaris menggunakan Membran Ultrafiltrasi
Berbasis Aerasi sebagai Antifouling. Skripsi. Dosen Pembimbing I:
Yusuf Wibisono,STP.,M.Sc.,Ph.D. Dosen pembimbing II : Dewi Maya
Maharani, STP, M.Sc
RINGKASAN
Mikroalga merupakan kelompok tumbuhan berukuran renik
yang termasuk dalam kelas alga, memiliki diameter antara 3-30
μm, baik sel tunggal maupun koloni yang hidup di seluruh wilayah
perairan tawar maupun laut. Pemanenan mikroalga salah satu
bagian terpenting dalam menghasilkan biomassa. Pemanenan
mikroalga memiliki beberapa syarat, yaitu dilihat dari besar
kecilnya ukuran mikroalga yang digunakan, densitas mikroalga
yang menyerupai air dan kosentrasi mikroalga dalam medium
perkembangbiakannya. Oleh karena itu dalam pemanenan
mikroalga membutuhkan energi input yang sangat besar dan
pemberian aerasi dalam pemanenannya. Pada saat pemanenan
mikroalga dengan proses akhir menggunakan sistem backwash,
masih terdapat fouling dan terjadi adanya penyumbatan pada
membran. Menyebabkan permeat ang dihasilkan sedikit.
Metode penelitian yang digunakan adalah metode deskriptif
experimental dengan melakukan pengulangan 3x pada setiap
pengujiannya. Dengan variasi tekanan operasi 0.5 bar, 0.75 bar,
dan 1 bar selain itu diameter aerasi 0.7 mm dan 1 mm. Penelitian
yang dilakukan pada pemanenan mikroalga ini menggunakan
backwash dan pada sistem backwash dilakukan setiap 6 kali
filtrasi. Sedangkan yang menggunakan aerasi dibantu dengan
menggunakan aerator dan pipa yang telah dilubangi sesuai
diameter.
vii
Pemanenan mikroalga menggunakan sistem aerasi pada
nilai fluks tiap variasi tekanan dan diameter hampir sama, yaitu
±7000 hingga 9000 L/m2jam. Sehingga dapat disimpulkan
semakin besar diameter aerasi maka nilai flux yang dihasilkan
semakin besar. Karena permukaan membran terkena gelembung
aerasi dan dapat mengurangi fouling yang ada.
Kata kunci : Chlorella vulgaris, Flat sheet, Pemanenan Mikroalga,
Polietersulfon (PES)
viii
Pradini Dis Aryani. 135100601111011. Testing Harvesting’s
Tool of Microalgae Chlorella vulgaris Ultrafiltration Based
Membrane Aeration as Antifouling. Supervisor I: Yusuf
Wibisono,STP.,M.Sc.,Ph.D. Supervisor II : Dewi Maya
Maharani, STP, M.Sc
SUMARRY
Mikroalga is a group of miniscule size plants that fall within a
class of algae, has a diameter between 3-30 μm, either single cells
or colonies that live in freshwater throughout the region as well as
the sea. Harvesting of microalgae is one of the most important
parts in producing biomass. Harvesting microalgae has several
conditions, namely seen from the size of the microalga used, the
water-like microalgae density and the concentration of microalgae
in the breeding medium. Therefore, in harvesting microalgae
require enormous input energy and aeration in harvesting. At the
time of harvesting the microalgae with the final process using a
backwash system, there is still fouling and there is a blockage in
the membrane. Causes the resulting permeate slightly.
The reaserch method used is descriptive method with 3x
repetition on each test. With variation of operating pressure 0.5
bar, 0.75 bar, and 1 bar besides aeration diameter 0.7 mm and 1
mm. Research conducted on harvesting this microalga using
backwash and on backwash system is done every 6 times
filtration. While using aeration assisted by using aerator and pipe
that have been perforated according to diameter. Harvesting
microalgae using aeration system at flux value of each variation of
pressure and diameter is almost the same,that is ± 7000 until 9000
L/m2 h.
ix
So it can be concluded that the larger aeration diameter can
reduce the existing fouling, because the bubbles generated from
the aeration bubble can clear the membrane surface fouling.
Keywords : Chlorella vulgaris, Flat sheet, Harvesting of
Microalgae, Polietersulfon (PES)
x
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, segala puji dan syukur saya panjakan kepada
allah yang telah melimpahkan rahmat dan anugerah-Nya, sehingga
penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan Judul “Pengujian
Alat Pemanenan Mikroalga Chlorella vulgaris Menggunakan
Membran Ultrafiltrasi Berbasis Aerasi sebagai Antifouling” dengan
baik. Skripsi ini disusun sebagai salah satu gelar Sarjana Teknologi
Pertanian Universitas Brawijaya Malang.
Selama proses penelitian dan penulisan Tugas akhir ini, penulis
banyak dibantu oleh berbagi pihak. Oleh karena itu, dalam
kesempatan kali ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Bapak Yusuf Wibisono, STP., M.Sc., PhD sebagai dosen
pembimbing I dan Ibu Dewi Maya Maharani, STP, M.Sc sebagai
dosen pembimbing II selaku dosen pembimbing terbaik yang telah
memberikan bimbingan dan arahan selama proses penyusunan
dan penyelesaiian Tugas Akhir.
2. Ibu La Choviya Hawa, STP.MP.PhD selaku Ketua Jurusan
Keteknikan Pertanian Universitas Brawijaya.
3. Ibu Dr. Eng. Evi Kurniati, MT selaku Sekertaris Jurusan
Keteknikan Pertanian Universitas Brawijaya dan selaku dosen
penguji saya yang telah memberikan saran dan bimbingan selama
penyusunan dan penyelesaiian Tugas Akhir ini.
4. Ayah, ibu, adek, mama (tante) dan seluruh keluarga yang selalu
memberikan dukungan dan doa baik secara moril maupun materil
demi terselesaikannya Tugas Akhir ini.
xi
5. Sahabat-sahabat yang selalu ada di kondisi apapun (Mitha, Hilda,
May,Arum, Tsalis) yang selalu mendukung dan selalu mendengar
keluh kesah selama ini, yang selalu dapat meluangkan waktu
untuk membantu, memberi semangat selama kuliah dan
penelitian.
6. Semua teman- teman kos ex - Watu Mujur (Mbak Ira, Mbak Ercy,
Mbak Evi, Mbak Sita, Mbak Dea, Mbak Raras, Nisa dan
semuanya) terima kasih yang selama ini telah memberikan
dukungannya dan yang selalu mendengar keluh kesah selama ini,
dan orang-orang pertama yang aku kenal di malang.
7. Bang Fadly yang selalu mendukung, meluangkan waktu, dan
memberikan saran selama ini.
8. Mas Naryo, yang sudah sangat membantu dalam merangkai alat
sehingga Tugas akhir ini dapat terselesaikan.
9. Neysha teman selama penelitian dan membantu selama proses
penelitian. Teman-teman TBP angkatan 2013 yang telah
memberikan semangat selama pembuatan Tugas Akhir ini.
10. Semua pihak yang telah banyak membantu dalam
memberi fasilitas baik alat dan sebagainya.
Malang, 30 November 2017
Penulis
xii
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN ………………………………………...i LEMBAR PENGESAHAN …………………………………………ii RIWAYAT HIDUP …………………………………………………..iii HALAMAN PERUNTUKAN ……………………………………….iv PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ……………………………v RINGKASAN ………………………………………………………..vi SUMMARY …………………………………………………………viii KATA PENGANTAR ………………………………………………x DAFTAR ISI ………………………………………………………...xii DAFTAR TABEL …………………………………………………...xv DAFTAR GAMBAR ……………………………………………….xvi DAFTAR LAMPIRAN ……………………………………………xviii
BAB I PENDAHULUAN …………………………………………....1
1.1Latar Belakang ………………………………………………..1
1.2 Rumusan Masalah …………………………………………..4
1.3 Tujuan Penelitian ……………………………………………4
1.4 Manfaat Penelitian …………………………………………..5
1.5 Batasan Masalah ……………………………………………5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA …………………………………….7
2.1 Mikroalga ……………………………………………………..7
2.1.1 Fase Pertumbuhan Mikroalga ………………………….8
2.1.2 Chlorella Vulgaris ……………………………………….11
2.1.3 Kandungan dari Chlorella Vulgaris …………………….12
2.2 Kultivasi Mikroalga ………………………………………….13
2.2.1 Open Ponds ……………………………………………..14
2.2.2 Photobioreactor………………………………………….14
2.3 Pemanenan Mikroalga………………………………………15
2.3.1 Sentrifugasi………………………………………………15
2.3.2 Flokulasi…………………………………………………..16
2.3.3 Filtrasi……………………………………………………..16
xiii
2.4 Teknologi Filtrasi Menggunakan Membran……………….16
2.5 Membran Ultrafiltrasi………………………………………...18
2.6 Membran Berbahan Polietersulfon………………………...19
2.7 Aerasi / Aerator………………………………………………20
2.8 Penelitian Terdahulu………………………………………...22
BAB III. METODE PENELITIAN…………………………………..25
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian………………………………25
3.2 Alat dan Bahan……………………………………………….25
3.2.1 Alat………………………………………………………..25
3.2.2 Bahan……………………………………………………..27
3.3 Metode Penelitian…………………………………………...28
3.3.1 Desain Alat……………………………………………….29
3.4 Prosedur Penelitian………………………………………….33
3.4.1 Rangkaian Alat…………………………………………33
3.4.2 Pengujian Alat………………………………………….33
3.4.3 Pemanenan Mikroalga………………………………...34
3.4.4 Pencucian Membran…………………………………..35
3.4.5 Pengamatan dan Analisa Data……………………….36
Bab IV. HASIL DAN PEMBAHASAN……………………………39
4.1 Deskripsi Perancangan Alat Filtrasi Mikroalga…………..39
4.2 Kultivasi Mikroalga Chlorella vulgaris……………………..41
4.2.1 Kepadatan Sel Mikroalga Chlorella vulgaris………...42
4.3 Filrasi Mikroalga Chlorella vulgaris………………………...44
4.3.1 Pengaruh Pemberian Backwash Terhadap
Nilai Flux………………………………………………..44
4.3.2 Pengaruh Pemberian Aerasi Terhadap Nilai Flux…..47
4.3.3 Perbedaan Penggunaan Aerasi Antara Diameter 0.7
mm dan Diameter 1mm……………………………….51
4.3.4 Perbedaan Penggunaan Backwash Dengan Aerasi
Diameter 0.7 mm………………………………………52
xiv
4.3.5 Perbedaan Penggunaan Backwash Dengan Aerasi
Diameter 1 mm…………………………………………54
4.4 Densitas Mikroalga Chlorella vulgaris……………………..55
4.4.1 Hasil Densitas Pada Perlakuan Kontrol……………..55
4.4.2 Hasil Densitas Pada Perlakuan Aerasi Berdiameter
0.7 mm……………………………………………………57
4.4.3 Hasil Densitas Pada Perlakuan Aerasi Berdiameter
1 mm…………………………………………………….58
4.5 Pengaruh Ukuran Gelembung Terhadap Fouling………..61
4.6 Membandingkan Hasil Peneliian yang Telah Dilakukan
Dengan Hasil Penelitian Terdahulu……………………….66
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN…………………………...…71
5.1 Kesimpulan…………………………………………………..71
5.2 Saran………………………………………………………….71
DAFTAR PUSTAKA………………………………………………..73
LAMPIRAN…………………………………………………………..75
xv
DAFTAR TABEL
Nomer Teks Halaman
Tabel 2.1 Kandungan dari Chlorella vulgaris…………………….12
Tabel 2.2 Penelitian Terdahulu…………………………………….22
Tabel 3.1 Perlakuan Selama Proses Filtrasi……………………..29
Tabel 4.1 Perbandingan Hasil Penelitian yang Telah Dilakukan
Dengan Hasil Penelitian Terdahulu……………………67
xvi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Fase Pertumbuhan Mikroalga………………………8
Gambar2.2 Grafik pola pertumbuhan fitoplankton
Chlorella vulgaris…………………………………….10
Gambar 2.4 Skema pemisahan dua fasa oleh membran……….18
Gambar 3.1 Desain Alat Pemanenan Mikroalga………………...29
Gambar 3.2 Kultivasi Mikroalga……………………………………31
Gambar 3.3 Pemanenan Mikroalga……………………………….32
Gambar 4.1 Desain Alat Filtrasi Mikroalga……………………….39
Gambar 4.2 Kultivasi Chlorella vulgaris Skala Laboratorium…..42
Gambar 4.3 Grafik Pertumbuhan Kepadatan Sel Chlorella
vulgaris………………………………………………..43
Gambar4.4 Pengaruh Pemberian Backwash pada Nilai Akumulasi
Permeat……………………………………………….45
Gambar4.5 Pengaruh Pemberian Aerasi dengan Diameter 0.7mm
Terhadap Nilai Akumulasi Permeat………………….48
Gambar 4.6 Pengaruh Pemberian Aerasi dengan Diameter 1
mm Terhadap Nilai Akumulasi Permeat…………..50
Gambar 4.7 Perbedaan Penggunaan Aerasi Antara Diameter 0.7
mm dan Diameter 1 mm…………………………….51
Gambar 4.8 Perbedaan Penggunaan Backwash Dengan Aerasi
Diameter 0.7mm……………………………………..53
Gambar 4.9 Perbedaan Penggunaan Backwash Dengan Aerasi
Diameter 1 mm………………………………………54
xvii
Gambar 4.10 Densitas Mikroalga Chlorella vulgaris……………56
Gambar 4.11 Hasil Densitas Mikroalga Perlakuan Aerasi
Berdiameter 0.7 mm……………………………….57
Gambar 4.12 Hasil Densitas Mikroalga Perlakuan Aerasi
Berdiameter 1 mm…………………………………59
Gambar 4.13 Gambar Penampakan Fisik Gelembung Aerasi...63
Gambar 4.14 Diagram Persentase Luasan penampakan
Gelembung Aerasi dengan menggunakan Aplikasi
ImageJ………………………………………………65
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Desain Alat Filtrasi Mikroalga………………………75
Lampiran 2. Kultivasi Mikroalga Chlorella vulgaris Skala
Laboratorium…………………………………………76
Lampiran 3. Membran yang Digunakan Saat Filtrasi…………..77
Lampiran 4. Kepadatan Sel Mikroalga Chlorella vulgaris……...78
Lampiran 5. Pengaruh Pemberian Backwash Terhadap Nilai
Flux……………………………………………………79
Lampiran 6. Pengaruh Pemberian Aerasi diameter 0.7 mm
Terhadap Nilai Flux………………………………….81
Lampiran 7. Pengaruh Pemberian Aerasi diameter 1 mm
Terhadap Nilai Flux………………………………….82
Lamiran 8. Perbedaan Penggunaan Aerasi Antara Diameter 0.7
mm dan Diameter 1 mm Pada Tekanan 1 bar……..83
Lampiran 9. Perbedaan Penggunaan Backwash Dengan Aerasi
Diameter 0.7 mm Pada Tekanan 0.75 bar………..84
Lampiran 10. Perbedaan Penggunaan Backwash Dengan
Aerasi Diameter 1 mm Pada Tekanan 1 bar……85
Lampiran 11. Densitas Mikroalga Chlorella vulgaris…………...86
Lampiran 12. Pengaruh Ukuran Gelembung Terhadap
Fouling………………………………………………89
Lampiran 13. Data Hasil Pengaruh Ukuran Gelembung
Terhadap fouling…………………………………...90
Top Related