Biodiesel Dan Biometan Alga

7/23/2019 Biodiesel Dan Biometan Alga

1/36

LAPORAN KEMAJUAN KEGIATAN TAHAP AKHIR

PROGRAM INSENTIF PENELITI DAN PEREKAYASA LIPI 2010

JUDUL

KEGIATAN PENELITIAN

Eksplorasi Sumberdaya Mikroba

Penghasil

Lemak

Sel

Tunggal Untuk Pengembangan Bioenergi

Alternatif Berbasis Biodiesel

dan

Biometan

PENELITI PENGUSUL

Dr. Joko

Sulistyo M.Agr

Pusat Penelitian Biologi

DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL

ENERGI BARU DAN TERBARUKAN

Lembaga llmu Pengetahuan

Indonesia

LIPI)


2/36

LEMB R PENGES H N

S TU N KERJ PEN ND T NG N KONTR K

1. Judul Kegiatan/Penelitian : Eksplorasi Sumberdaya Mikroba Penghasil Lemak

Sel Tunggal untuk Pengembangan Bioenergi

Alternatif Berbasis Biodiesel dan Biometan

2 Bidang Fokus

3. Peneliti Utama

Nama Lengkap

Jenis Kelamin

4. Surat Perjanjian:

Nomor

Tanggal

5 Biaya Tahun 2010

Cibinong 22 November 2010

Disetujui

Energ i Baru dan Terbarukan

Dr. Joko Sulistyo M.Agr.

Laki-Laki

01/SU/SP/Insf-Dikti/IV/1 0

6

April2 1

Rp. 157 455000 -

K ~ p a l a Pusat Penelitian Biologi-LIPI

1 _

Siti Nuramaliati Prijono

NIP. 195804091982022001

Mengetahui

Deputi ILMU PENGETAHUAN HAYA

Prof. Dr lr.BAMBANG PRASETYA

NIP. 19600323198412001


3/36

1

Eksplorasi Sumberdaya Mikroba Penghasil

Lemak Sel Tunggal Untuk Pengembangan Bioenergi

Alternatif Berbasis Biodiesel dan Biometan

BSTR K

Konsumsi masyarakat Indonesia terhadap minyak bumi semakin

meningkat, rata-rata naik 6 pertahun , khususnya minyak diesel sebagai

sumber bahan bakar fosil yang tidak dapat diperbaharui, sedangkan produksi

kilang semakin menurun. Oleh karena itu perlu dicari dan dikembangkan

sumberdaya bahan bakar baru untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar

dalam negeri . Biodiesel berbasis LEMAK SEL TUNGGAL (LST) yang berasal

dari lemak mikroba adalah salah satu alternatif yang dapat dikembangkan.

Pada umumnya biodiesel mempunyai sifat-sifat yang mirip dengan

minyak diesel, dapat dipakai tanpa modifikasi mesin, polusinya lebih rendah,

dan efek pelumasannya lebih baik dari minyak diesel. Biodiesel juga

menawarkan konsumsi bahan bakar, tenaga, dan torsi yang hampir sama

dengan minyak diesel konvensional.

Bahan baku biodiesel yang telah diteliti di Indonesia antara lain adalah

minyak sawit dan minyak jarak. Khusus minyak sawit, stok bahan baku ini

diperkirakan belum mencukupi kebutuhan biodiesel pada masa yang akan

datang . Penyebabnya adalah lebih dari

9

bahan baku tersebut masih

dikonsumsi oleh masyarakat Indonesia sebagai bahan minyak goreng.

Penelitian alga sebagai penghasil LST, khususnya penelitian tentang

potensi alga sebagai bahan baku biodiesel, masih minim di Indonesia,

sehingga diharapkan dari penelitian

ini

dapat terungkap bahwa alga

berpotensi untuk dikembangkan sebagai bahan baku biodiesel di Indonesia .

Dalam percobaan ini digunakan tiga jenis alga yaitu Chiarella . vulgaris,

Scenedesmus. dimorphus dan Spirulina fusiformis . Dibudidayakan dalam skala

laboratorium (kapasitas akuarium 50 liter) kemudian dipanen (umur 14 hari , rata-rata

dihasilkan 350 gram alga per akuarium) setelah diekstrak hasil minyaknya rata-rata

15 . Katalis yang digunakan berupa enzim lipase amobil ataupun whole cell yang

diekstraksi dari beberapa jenis biakan mikroba Bacillus subtilis, Actinomycetes,

Pseudomonas fluorescens dan Candida rugosa).

Dari proses ini dihasilkan metil

ester yang selanjutnya disebut sebagai biodesel.

Kata kunci :

alga , biodiesel, lemak sel tunggal , transesterifikasi enzimatik.


4/36

PR K T

Pencarian sumber energy baru dan terbarukan

(new and renewable energy)

adal

h

langkah strategis untuk mengatasi keterbatasan minyak bumi dan konsumsi minyak

yang terus meningkat dari tahun

ke

tahun . Salah satu bentuk energy baru dan

terbarukan adalah biodiesel , yaitu bahan bakar yang berasal dari minyak nabati atau

lemak hewani dengan sifat seperti minyak diesel. Biodiesel ini selain berfungsi untuk

melumasi mesin juga berfungsi untuk meningkatkan kinerja mesin kendaraan

dengan emisi kendaraan yang cukup kecil. Pembuatan biodiesel umumnya

melibatkan proses transesterifikasi dengan menggunakan katalis basa atau asam

untuk menghasilkan produk metal ester.

Pada penelitian yang dibiayai melalui

Program lnsentif Penelit dan Perekayasa LIP/

Tahun 2010

,

penelitian bioprospeksi mikroba penghasil enzim lipase untuk

esterifikasi minyak alga lemak sel tunggal) telah dilakukan dengan menghasilkan

keluaran berupa publikasi ilmiah dan

prototype.

Atas dukungan fasilitas dan sarana

kegiatan , para peneliti yang terl ibat dalam kegiatan mengucapkan terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada Pusat Penelitian Biolog i - LIPI sehingga tahapan

tahapan kegiatan dapat tercapai sesuai harapan.


5/36

L POR N

KHIR

DAFTAR lSI

Halaman

LEMBAR IDENTITAS DAN

PENGESAHAN ............................................... ...............

......................

........ 1 2

RINGKASAN ........ ........................... .

....... .

.....................................................................................3

PRAKATA

................................................................................................

............... ......... .

.

...............4

DAFTAR lSI ......... ......

...................... ........ ............... ........... ......... .................... . 5

DAFTAR TABEL . .................... . ............

........

.................... .................. ........6

DAFTAR GAMBAR .........................................................................................................................................6

BAB

I PENDAHULUAN ..............................................................................................................................7 10

BAB

II

TINJAUAN PUSTAKA .......... .................. . .......

................

.........

... 11 13

BAB

Ill

TUJUAN

DAN MANFAAT ................ ......................

............

.............. ..........

14

BAB IV

METODOLOGI ...........................

.

...... .........

............... ........

.......15 25

BAB

V HASIL

DAN

PEMBAHASAN ..................

........ ..................

........... .......

...........

26 36

BAB VI

KESIMPULAN

DAN

SARAN

...........................................................................................................37

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................................. .............

38


6/36

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Perbandingan spesifikasi biodiesel dari LST alga terhadap minyak

diesel.

DAFTAR G MB R

Gambar 1 Keanekaragaman jenis alga penghasillemak sel tunggal

LST) sebagai bahan baku bahan bakar hayati.

Gam bar

2

Kultur biakan alga dalam fotobioreaktor 5 liter berumur

10

hari

sebelum dipanen A) dan setelah pemanenan B).

Gam bar

3

Kromatogram GC-MS hasil pirolisis LST alga yang diekstraksi

dari biakan Spirulina fusiformis

Gam bar 4 Kromatogram GC-MS hasil pirolisis LST alga yang diekstraksi

dari biakan Scenedesmus dimorphus.

Gambar 5 Kromatogram GC-MS hasil pirolisis LST alga yang diekstraksi

dari biakan Chiarella vulgaris.

Gambar

6

Katalis enzimatik yang berasal dari biakan mikroba Candida

rugosa

Gambar 7 Uji kualitatif awal biakan penghasil lipase A) dan biakan terpilih

sebagai katalis reaksi transesterifikasi B).

Gam bar

8 Uji kuantitatif biakan terpilih penghasil lipase sebagai sumber

katalis reaksi transesterifikasi metil ester dari LST alga.

Gambar 9 Hasil analisis kimia metil ester hasil reaksi transesterifikasi

LST alga dari

C.

vulgaris S. dimorphus dan S. fusiformis


7/36

B SI

PEND HULU N

Perkembangan ekonomi dan industri

di

Indonesia mengakibatkan semakin

besarnya konsumsi masyarakat terhadap bahan bakar minyak BBM). Tingkat

konsumsi minyak rata-rata naik 6 pertahun Suroso, 2005). Konsumsi

terbesar adalah minyak diesel. Pada tahun 2002 mencapai juta kiloliter

dan diperkirakan akan terus meningkat pada tahun berikutnya , sehingga

mengakibatkan persediaan minyak bumi Indonesia semakin menipis

Makmuri, 2003) . Produksi kilang-kilang minyak Indonesia juga semakin

menurun, bahkan produksi minyak bumi Indonesia saat ini tinggal 942.000

barrel perhari Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral, 2005), kurang

dari quota minimal yang ditetapkan oleh OPEC Zuhdi, 2002;2003;2004).

Menurut Soedradjat 1999), jika tidak ditemukan atau dikembangkan sumber

minyak baru, maka pad a tahun 2010 Indonesia bahkan akan menjadi net

importer. Sari 2002) mengatakan bahwa jika tidak diantisipasi, maka pada

tahun 2012 Indonesia akan menjadi net oil importir. Sepuluh tahun kemudian

2022) akan menjadi total oil importer karena persediaan minyaknya habis

sama sekali. sehingga nilai impor Indonesia akan lebih besar daripada nilai

ekspornya. Oleh karena itu diperlukan upaya guna mendapatkan bahan bakar

alternatif yang bersifat terbarukan, salah satunya adalah biodiesel Rahayu,

2005; Zuhdi, 2002 ; 2003; 2004; Rahman, 1995).

Biodiesel merupakan bahan bakar dari minyak nabati maupun lemak hewan

Briggs, 2004) yang memiliki sifat menyerupai minyak diesel. Biodiesel terdiri

dari mono-alkil ester yang dapat terbakar dengan bersih Howell dkk,

1996). Biodiesel bersifat terbarukan, dapat menurunkan emisi kendaraan ,

bersifat melumasi dan dapat meningkatkan kinerja mesin . Biodiesel dibuat

secara transesterifikasi ataupun esterifikasi minyak nabati dengan katalis

basa ataupun asam sehingga menghasilkan metil ester www.bppt.go.id) .

Kebutuhan minyak diesel yang besar otomatis akan membutuhkam bahan

baku yang besar pula. Oleh karena itu diperlukan sumber bahan baku baru

untuk menambah stok bahan baku pembuatan biodiesel . Kriteria yang

dibutuhkan adalah mudah tumbuh , mudah dikembangkan secara luas, dan

mengandung minyak nabati yang cukup besar. Hal ini dilakukan karena

diperkirakan bahan baku yang sudah ada belum mencukupi stok kebutuhan


8/36

biodiesel pada masa yang akan datang, karena masih dikonsumsi okeh

masyarakat Indonesia. Seperti kelapa sawit, walaupun Indonesia merupakan

penghasil kelapa sawit terbesar kedua didunia (setelah Malaysia) , pada tahun

2002 produksinya mencapa i 6,5 juta ton , namun sebagian besar produksinya

masih dipergunakan sebagai bahan baku pembuatan minyak sayur (Rahayu ,

2005) . Begitu pula dengan kedelai sebagian besar produksinya masih

digunakan sebagai bahan baku tahu , tempe, serta susu kedelai.

Konsep memilih bahan baku biodiesel adalah bukan sebagai pengganti

bahan baku yang telah ada , tetapi untuk memenuhi kekurangan bahan baku

pembuatan biodiesel. Berdasarkan realisasinya nanti dapat dibandingkan dan

dibuat pilihan bahan apa yang lebih efektif untuk dikembangkan dalam skala

besar sebagai bahan baku pembuatan biodiesel (Briggs , 2004). Dari sekian

banyak potensi alam yang dimiliki oleh Indonesia, alga dapat dicoba untuk

dikembangkan sebagai salah satu alternatif bahan baku pembuatan biodiesel.

Alga mengandung LST yang sangat tinggi, bahkan diantaranya, mempunyai

kandungan LST lebih dari 50 % (Briggs, 2004) . Kandungan LST yang besar

mengidentifikasikan kandungan asam lemak yang besar dalam alga (Cohen,

1999) . Dalam percobaan menggunakan bahan baku minyak sawit dan minyak

jarak, asam lemak inilah yang selanjutnya diproses menjadi biodiesel.

Semakin banyak kandungan asam lemak dalam suatu bahan baku, maka

semakin besar pula biodiesel yang dihasilkan (Zuhdi dkk, 2003).

Alga termasuk tumbuhan autrotof, yang tidak tergantung pada makhluk hidup

lain dan berfotosintesis. Dua hal penting yang dibutuhkan alga untuk

pertumbuhanya adalah sinar matahari yang cukup dan karbondioksida C

.

Alga dapat tumbuh dan berkembang pada air asin dan air tawar, tetapi

kebanyakan spesiesnya hidup pada perairan aut yang dangkal (Graham,

Linda E, 2000) . Hal n sangat sesuai dengan kondisi perairan Indonesia

sebagai negara kepulauan yang menyediakan banyak perairan dangkal

dengan sinar matahari yang cukup bagi pertumbuhaan alga .

Alga adalah adalah tumbuhan paling efektif proses fotosintesisnya . Hal ini

karena alga mampu mengoptimalkan sinar matahari dalam proses

fotosintesis , walaupun sinar matahari terhalang oleh permukaan air (Briggs ,

2004) . Alga sangat besar perananya dalam

biogeochemistry

yaitu sebagai

bagian penting dari siklus N (nitrogen) , 0 (oksigen) , S (Belerang), P

(phosphate) , dan C (karbon) (Graham dan Wilcox, 2000) .


9/36

Alga dibagi menjadi 9 Phylum yaitu

Cyanobacteria Glaucophyta

Euglenophyta Cryptophyta Haptophyta Dinophyta Ochrophyta

(salah satu

jenisnya adalah Alga coklat),

Rhodophyta

(Alga hijau) , dan

Chlorophyta

(Alga

merah) . Menurut ukuranya alga dibedakan menjadi dua jenis yaitu makroalga ,

yang berukuran besar dan mikroalga, yang berukuran mikrometer (Graham

dan Wilcox, 2000) . Makroalga dibagi menjadi 3 jenis , yaitu (1) Alga coklat,

yang dapat mencapai ukuran paling besar, biasa disebut dengan rumput aut,

(2) Alga hijau , dan (3) Alga merah (en.wikipedia .org) .

Mikroalga merupakan jenis alga yang paling banyak dikembangkan untuk

keperluan riset dan teknologi . Hal ini karena mikroalga mempunyai beberapa

keuntungan, yaitu pertumbuhanya lebih cepat dan kandungan asam lemak

lebih besar (Cohen, 1999; Sheehan dkk, 1998).

Dua faktor terpenting yang dibutuhkan bagi pertumbuhan alga adalah sinar

matahari yang cukup dan karbondioksida. Selain itu alga juga membutuhkan

beberapa nutrisi tambahan seperti nitrogen, fosfate, dan zat besi agar

pertumbuhanya cepat dan optimal. Beberapa jenis alga juga membutuhkan

silikon (Graham dan Wilcox, 2000).

Alga dapat berkembang pada air laut dan air tawar, bahkan pada daerah

yang basah dan lembab seperti pegunungan dan derah salju . Alga

mempunyai ukuran yang bervariasi , dari yang panjangnya satu mikrometer

sampai raksasa laut yang tingginya lebih dari 50 meter (Graham dan Wilcox,

2000). Alga sejenis rumput aut tingginya dapat mencapai 70 meter. Alga

dalam bentuk mikro biasa disebut dengan fitoplankton yang merupakan

sumber rantai makanan dilaut (en.wikipedia .org) .

Menurut Sheehan dkk (1998) dari departemen energi

US

, ada tiga

komponen zat utama yang terkandung dalam alga , yaitu karbohidrat, protein ,

dan triasigliserol sebagai LST. Karbohidrat dapat difermentasikan menjadi

alkohol , protein dapat diolah menjadi produk makanan dan kecantikan , dan

LST dapat diubah menjadi asam lemak. Kombinasi dari pemanfaatan tiga

komponen diatas dapat menghasilkan makanan ternak.

Salah satu jenis alga yang diteliti oleh Sheehan dkk (1998) kandungan

LSTnya bahkan dapat mencapai lebih dari 50 %. LST dapat digunakan


10/36

sebagai bahan baku pembuatan biodiesel Rahayu, 2005; Zuhdi , 2004 ; Zuhdi

dkk, 2003; Zuhdi , 2002 ; Rahman , 1995;

a

Puppung , 1986).

Alga dapat diproduksi menjadi makanan yang dikonsumsi manusia , makanan

ternak, atau pupuk organik . Alga sangat besar perananya sebagai bagian

penting dari siklus N nitrogen) , oksigen), S belerang), P fosfat), dan C

karbon) . Alga memainkan peranan penting dalam bioteknologi, seperti

menyerap polusi dan pencemaran yang berlebihan Graham dan Wilcox ,

2000) . Alga juga dapat dimanfaatkan pada bidang farmasi sebagai bahan

pembuatan obat-obatan Cohen, 1999), seperti adanya kandungan zat anti

HIV dan anti Herves Catie, 1998).


11/36

BAB

TINJAUAN PUSTAKA

Budidaya Alga

Sebagaimana halnya tanaman , alga menggunakan cahaya matahari untuk

proses fotosintesis. Fotosintesis merupakan proses biokimia penting dimana

tumbuhan, alga, dan beberapa bakteri mengubah energi cahaya matahari

menjadi energi kimia. Alga menangkap energi cahaya melalui fotosintesis dan

mengubah bahan anorganik menjadi gula sederhana dengan menggunakan

energi yang diambil.

Faktor Faktor yang Menentukan Laju Pertumbuhan Alga

Berikut ini adalah faktor penting yang menentukan laju pertumbuhan alga,

Cahaya cahaya diperlukan untuk proses fotosintesis

Suhu :Ada rentang suhu ideal yang diperlukan untuk pertumbuhan alga

MediaiNutrisi Komposisi air merupakan suatu pertimbangan yang

penting (termasuk salinitas)

p

Alga biasanya membutuhkan

p

antara 7 dan 9 untuk mencapai laju

pertumbuhan yang optimal

Jenis Alga Berbeda jenis, beda pula laju pertumbuhannya

Aerasi

Alga membutuhkan kontak dengan udara, untuk kebutuhan C02

Mengaduk

Mengaduk untuk mencegah terjadinya sedimentasi alga dan

memastikan semua sel sama-sama terkena cahaya

Fotoperiodik: Cahaya dan siklus gelap

Contoh nutrisi untuk alga air tawar

Ca(N03)2; KH2P04; MgS04; NaHC03 trace elements logam

NaN03; MgS04; NaCI; K2HP0

4

;

K

2

P04; CaCI

2

trace elements logam

Contoh nutrisi untuk alga biru hijau:

NaN03;

Na2HP04; K2HP04

trace elements logam

Fotobioreaktor Alga

Fotobioreaktor adalah sistem yang dikendalikan dengan menggabungkan

beberapa jenis sumber cahaya. lstilah fotobioreaktor lebih umum digunakan

untuk mendefinisikan sebuah sistem tertutup, sebagai kebalikan dari tanki

atau kolam terbuka. Kolam tertutup dalam rumah kaca juga dapat dianggap

sebagai suatu bentuk fotobioreaktor (PBR). canggih . Karena sistem PBR ini


12/36

dari LST alga akan diproses menggunakan katalis enzimatik yang diekstraksi

dari beberapa jenis biakan mikroba penghasil enzim lipase .

LST dari alga dapat diesterifikasi sehingga memiliki sifat-sifat yang mirip

dengan minyak fosildiesel dengan memakai senyawa alkohol seperti

methanol atau ethanol dalam suatu proses yang disebut Rahman, 1995).

Esterifikasi merupakan proses untuk mengubah LST menjadi metil ester. Metil

ester inilah yang disebut sebagai biodiesel. Umumnya LST mempunyai

viskositas yang lebih tinggi dari kisaran neburut National Biodiesel Board

NBB). Esterifikasi bertujuan untuk menurunkan viskositas dari bahan baku ,

sehingga viskositas biodiesel yang dihasilkan masuk dalam kisaran yang

distandarkan oleh NBB Adryan , 2002; Pelly, 2000; Kae, 2000 ; Rahayu, 2005;

Zuhdi dkk, 2003; Gabrosky dan

e

Carmie, 1998; dan Culshaw, 1993).


13/36

B S

Ill

TUJU N D N M NF T

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan potensi alga

penghasil LST sebagai bahan baku biodiesel. Dengan cara pengujian

katalisasi alkil ester asam lemak dari biomassa alga secara transesterifikasi

enzimatik menggunakan etanol atau alkohol. Katalis yang digunakan

berupa enzim lipase amobil ataupun whole cell yang diekstraksi dari

beberapa JenJs biakan mikroba Bacillus subtilis, Actinomycetes,

Pseudomonas f/uorescens dan Candida rugosa). Dari proses ini dihasilkan

metil ester yang selanjutnya disebut sebagai biodesel.

Penelitian didasarkan pada studi literatur pertukaran informasi melalui media

seminar pengamatan langsung dilapangan serta budidaya alga skala lab dan

pengujian enzim dari mikroba penghasil enzim lipase untuk esterifikasi asam

lemak sel tunggal. Beberapa jenis alga memiliki kandungan LST hingga

mencapai 60 . LST inilah yang selanjutnya akan diproses menjadi biodiesel

melalui transesterifikasi secara enzimatik. Dalam percobaan ini digunakan

Chiarella vulgaris, Scenedesmus dimorphus dan Spirulina fusiformis.

Adapun limbah hasil olahannya akan dimanfaatkan sebagai penghasil

biometan secara fermentasi anaerob.


14/36

B B IV

METODOLOGI

Media Produksi lga

Sekitar 1 cm

2

biakan alga yang telah ditumbuhkan pada media PDA

diinokulasikan pad a 100 ml media, mengandung 2 glukosa, 0.5 yeast

extract dan 0.1

KH2P 4

pada pH netral (sekitar 6.5 , kemudian

diinkubasikan diatas shaker pada suhu 25oC pada kecepatan 150 rpm selama

4-5 hari . Selanjutnya biakan dihomogenkan pad a kecepatan tinggi selama 10

detik, sebanyak 5 ml biakan yang telah homogen diinokulasikan pada 45 ml

media dalam erlenmeyer 250 mi.

Selanjutnya biakan divakum filter menggunakan kertas saring Whatman No.1

guna memisahkan biomassa dan cairan. Biomassa dikering bekukan pada -

40oc dan 0.15 Mbar hingga diperoleh berat konstan . Cairan kultur tanpa

biomassa selanjutnya digunakan untuk penentuan COD dan kadar gula

reduksi. COD ditentukan berdasarkan metode APHA (1995) dan penentuan

gula reduksi berdasarkan metode DNS (Mandels , 1976).

Pemanenan lga

Pengumpulan alga terdiri dari pemisahan alga dari media tumbuh,

pengeringan, dan pengiriman, baik untuk pengguna akhir atau pemrosesan

secara kimia. Selain itu, jika pengiriman untuk lokasi yang jauh, alga mungkin

perlu dikemas untuk transportasi. Pemisahan alga dari media disebut juga

panenan. Alga dapat dipanen menggunakan microscreen, sentrifugasi , dan

flokulasi atau dengan buih pengapung. Cara panen dengan buih pengapung ,

air dan ganggang diaerasi kedalam buih, kemudian alga dipisahkan dari air.

Dalam banyak hal, tidak perlu dilakukan pemisahan alga dari cairan biakan .

Kelebihan produksi dan produksi diluar musim bisa , bagaimanapun,

menyebabkan kepekatan dan kerapatan tinggi . Kepadatan kultur alga yang

tinggi dapat dipekatkan dengan cara flokulasi kimia atau sentrifugasi . Produk

seperti aluminium sulfat dan feri klorida sel menyebabkan sel-sel alga

menggumpal dan mengendap atau mengapung ke permukaan . Pemulihan

biomassa alga selanjutnya dilakukan masing-masing dengan cara menyedot

supernatan atau mengeluarkan sel-sel dari permukaan .


15/36

Sentrifugasi biakan alga dalam volume besar biasanya dilakukan dengan

menggunakan alat pemisah krim , laju aliran disesuaikan dengan jen is alga

dan kecepatan sentrifugasi dari alat pemisah . Sel-sel mengumpul didinding

botol sentrifus sebagai pasta yang tebal , kemudian disuspensikan kembali

dengan sedikit air. Bubur yang dihasilkan dapat disimpan selama 1-2 minggu

dal

m

lemari pendingin atau dibekukan . Untuk cara yang terakhir , dapat

dilakukan penambahan bahan krioprotektan glukosa, dimetilsulfoksida) untuk

menjaga integritas sel selama pembekuan.

iltrasi

Filtras i umumnya dapat dilakukan dengan membran selulosa termodifikasi

dengan bantuan pampa hisap. Kelebihan dari metode ini sebagai alat

pemekat adalah kemampuannya mengumpulkan alga dengan kepadatan

sangat rendah. Namun , pemekatan dengan alat filtrasi hanya terbatas pada

volume yang kecil dan cenderung pada akhirnya menyebabkan penyumbatan

filter oleh sel-sel yang mengumpul pada saat alat penghisap digunakan .

Beberapa metode telah dirancang untuk menghindari masalah-masalah

tersebut. Salah satunya melibatkan penggunaan vakum reverse-flow, di mana

tekanan bekerja dari atas , membuat prosesnya menjadi lebih lembut dan

mencegah sel-sel mengumpul . Metode itu sendiri telah dimodifikasi sehingga

memungkinkan volume air yang relatif besar akan terkonsentrasi dalam waktu

yang singkat 20 liter menjadi 300 ml dalam waktu 3 jam) . Proses yang kedua

menggunakan vakum langsung tetapi menggunakan pisau pengaduk dalam

botol yang terletak di atas filter, sehingga mencegah partikel mengumpul

selama proses pemekatan.

Sentrifugasi

Sentrifugasi adalah metode memisahkan alga dari med ia dengan

menggunakan sentrifus sehingga menyebabkan alga mengumpul dibagian

bawah botol atau tangki. Sentrifugasi dan pengeringan saat ini dianggap

terlalu mahal untuk penggunaan perorangan , meskipun terbukti bermanfaat

pada skala komersial dan skala industri.


16/36

Sentrifus adalah alat yang bermanfaat baik untuk ekstraksi LST dari alga

maupun pemisahan bahan-bahan kimia dalam biodiesel . Jika digabungkan

dengan homogenizer, kemungkinan dapat memisahkan LST dan bahan yang

bermanfaat lainnya dari alga sekaligus .

Sentrifus adalah sebuah peralatan, umumnya digerakkan oleh motor, yang

menempatkan objek diatas putaran sumbu rotasi yang tetap, menerapkan

gaya tegak lurus dengan sumbu. Sentrifus bekerja menggunakan prinsip

sedimentasi , dimana percepatan sentripetal digunakan secara merata untuk

mendistribusikan zat-zat biasanya dalam bentuk larutan untuk pemakaian

skala kecil) pada kepekatan yang tinggi atau rendah. sentrifugasi continuous

flow dengan metode rotor klasik digunakan secara meluas . Metode ini cukup

efisien, tetapi sel-sel alga yang sensitif mungkin akan rusak akibat pemeletan

pada dinding rotor dan pada dasarnya metode ini kurang selektif; semua

partikel dengan tingkat sedimentasi diluar ukuran akan ikut mengumpul.

Flotasi

Flotasi biasanya digunakan secara kombinasi dengan flokulasi untuk panenan

alga dalam air limbah. lni adalah metode yang sederhana dimana alga dapat

dibuat mengapung di permukaan medium untuk kemudian dipisahkan.

Flotasi udara terlarut

Flotasi udara terlarut memisahkan alga dari media tumbuh menggunakan fitur

baik secara flotasi buih maupun flokulasi. Menggunakan tawas untuk flokulasi

alga dan campuran udara, dengan gelembung halus yang dikeluarkan oleh

kompresor udara. Tawas adalah nama umum untuk beberapa trivalen sulfat

logam seperti aluminium, kromium, atau besi dan logam univalen seperti

kalium atau natrium, misalnya Alk S04)2.

Flotasi uih

Flotasi buih adalah metode pemisahan alga dari media melalui penyesuaian

p

dan gelembung udara melalui suatu kolom untuk membuat buih alga yang

mengumpul di atas permukaan cairan. Alga mengumpul didalam buih diatas

permukaan cairan, dan dapat dipisahkan dengan alat penghisap.

p

yang

diperlukan tergantung pada jenis alga. Flotasi buih dan pengeringan saat ini

dianggap terlalu mahal untuk tujuan komersial. Biaya flotasi buih diperkirakan

terlalu tinggi untuk penggunaan secara komersial.


17/36

Flokulasi

Flokulasi adalah metode untuk memisahkan alga dari media menggunakan

bahan kimia untuk

memaksa

alga membentuk gumpalan . Kelemahan utama

dari metode pemisahan cara ini adalah kesulitan dalam memisahkan bahan

kimia yang ditambahkan dari alga yang telah dipisahkan , sehingga mungkin

membuatnya

tidak

ekonomis

dan tidak efisien untuk penggunaan komersial,

meskipun mungkin lebih praktis jika untuk tujuan penelitian. Biaya untuk

memisahkan bahan kimia dianggap terlalu mahal untuk tujuan komersial.

Flokulasi

Flokulan, atau agen penggumpal, adalah bahan kimia untuk meningkatkan

flokulasi, sehingga menyebabkan koloid dan partikel tersuspensi lainnya

dalam cairan beragregasi,

membentuk gumpalan

. Alum dan besi klorida

adalah jenis flokulan kimiawi yang digunakan untuk

memanen

alga. Suatu

produk komersial yang disebut Chitosan , yang biasanya digunakan untuk

penjernihan air,

juga

dapat digunakan sebagai flokulan, namun jauh lebih

mahal. Air payau atau air laut membutuhkan flokulan kimia tambahan untuk

menginduksi terjadinya flokulasi. Pemanenan cara flokulasi kimia merupakan

metode

yang terlalu mahal untuk pekerjaan besar. Mengganggu pasokan C 2

kedalam media juga dapat menyebabkan alga berflokulasi sendiri yang

disebut

autoflokulasi .

Cara Ekstraksi LST lga

Ekstraksi LST alga adalah topik yang sedang hangat diperdebatkan saat ini

karena proses ekstraksi merupakan salah satu proses yang lebih mahal untuk

dapat menentukan keberlangsungan biodiesel berbasis alga.

Dari segi konsep, ide ini cukup sederhana: Mengekstraksi alga dari media

pertumbuhan (dengan proses pemisahan yang tepat) , dan memanfaatkan

alga yang masih

segar

untuk mengekstraksi LST. (Catatan: alga tidak perlu

dikeringkan sebelum ekstraksi LST).

Ada

tiga metode yang dikenal untuk mengekstraksi minyak dari biji-bijian dan

metode ini seharusnya dapat diterapkan juga untuk mengekstraksi

LST

alga ;

1. Pengepresan dengan alat pengepres (Laarhoven et 2005) .

2. Ekstraksi dengan pelarut heksan

3. Ekstraksi cairan fluida superkritis (BioDieseiNow Forums , 2005) .


18/36

Pengepresan dengan xpeller

Pengepresan dengan expeller-Untuk menJaga kandungan minyak jika alga

sudah dikeringkan, sehingga minyaknya dapat diekstraksi menggunakan alat

pengepres minyak. Banyak produsen minyak sayur menggunakan kombinasi

pengepresan mekanik dan pelarut kimia untuk mengekstraksi minyak.

Dari ketiga cara diatas pengepresan merupakan cara yang paling mudah dan

murah . Sisa ekstraksi ini dapat dimanfaatkan sebagai pupuk atau gas

biometan , jika limbahnya difermentasi menggunakan biakan metanogen

anaerob. Menurut Sheehan dkk (1998) kandungan LST dalam alga mikro

dapat mencapai 60 . Kelebihan alga adalah kandungan LSTnya besar dan

pertumbuhanya sangat cepat.

Estraksi alga dengan

could press

sangat cocok dipakai untuk produksi dalam

skala kecil. Proses pengepresan mempunyai efisiensi rendah karena untuk

mendapatkan LST, alga yang sudah dikeringkan dipress sehingga hancur.

Minyak LST yang dihasilkan adalah sekitar 70 dari jumlah LST yang

terkandung dalam alga. Sedangkan sisanya masih bercampur dengan sisa

ekstraksi yang berupa karbohidrat.

Metode Pelarut Heksan

LST alga dapat diekstraksi menggunakan bahan kimia . Benzena dan eter

telah digunakan, namun bahan kimia yang populer untuk pelarut ekstraksi

adalah heksana yang relatif murah . Kelemahan menggunakan pelarut kimia

untuk mengekstraksi LST adalah berbahaya karena bekerja dengan bahan

kimia . Benzena digolongkan sebagai bahan karsinogen. Pelarut kimia juga

menyebabkan masalah terjadinya bahaya ledakan .

Ekstraksi pelarut heksana dapat digunakan secara terpisah atau digunakan

bersama dengan alat pengepres minyak cara expeller . Setelah minyak dapat

diekstraksi dengan expeller, sisa pulp dapat dicampur dengan sikloheksana

untuk mengekstraksi kandungan LST yang tersisa . LST terlarut dalam

sikloheksan , dan pulpnya dapat difiltrasi dari larutan . LST dan sikloheksan

dipisahkan dengan cara penyulingan.

Laarhoven dkk (2005) menggunakan sikloheksan untuk menyerap LST yang

masih bercampur dengan karbohidrat. Kemudian LST dipisahkan dari


19/36

sikloheksan dengan cara distilasi (penyulingan). Dengan proses

,

hasil

akhir proses ekstraksi dapat mencapai lebih dari 95 .

Cara lain untuk mengekstraksi LST dapat digunakan metode Lepage (1984)

yang dimodifikasi. Larutan heksan-isopropanol sebanyak

1Om

I

3

:

2,

v/v)

ditambahkan pada biomassa yang sudah dikering beku dalam tabung

sentrifus 45 ml , dihomogenasi selama 1 menit, dan disentrifus pada 5000 rpm

selama 10 men t. Prosedur ekstraksi diu lang sebanyak kali pada residunya

dan ketiga supernatant yang telah diperoleh digabung kembali. Sebanyak

10

ml sodium sulfat 0.47 M kemudian ditambahkan pada supernatan untuk

memecah emulsi. Fasa (lapisan) teratas mengandung LST murni kemudian

dipindahkan pada tabung lainnya dan dievaporasi hingga kering

menggunakan arus aliran udara nitrogen diatas penangas air pada suhu

45C. Berat kering residu ditentukan sebagai berat total LST alga .

Ekstraksi Fluida superkritis

Cara ini dapat mengekstraksi hampir 100 dari LST yang terkandung dengan

sendirinya. Namun cara ini membutuhkan peralatan khusus untuk penahanan

dan tekanan dan cairan ekstraksi superkritis/C02,

C 2

dicairkan dengan

tekanan dan dipanaskan hingga mencapai suatu titik dengan sifat-sifat yang

dimilikinya antara cair dan gas. Fluida cair ini kemudian bertindak sebagai

pelarut dalam mengekstraksi LST.

Metode Ekstraksi Lain yang Kurang ikenal

Ekstraksi enzimatik

Ekstraksi enzimatik - menggunakan enzim untuk mendegradasi dinding sel

dimana air bertindak sebagai pelarutnya, cara ini akan

membuat

fraksinasi

LST menjadi jauh lebih mudah. Biaya proses ekstraksi ini diperkirakan akan

jauh lebih besar dari ekstraksi menggunakan heksan.

Kedutan Osmotik

Kedutan osmotik - adalah penurunan tekanan osmotik secara tiba-tiba ,

sehingga menyebabkan sel dalam larutan pecah. Kedutan osmotik kadang

kadang digunakan untuk mengeluarkan komponen selular, termasuk LST.

Ekstraksi Ultrasonik

Ekstraksi ultrasonik dapat lebih mempercepat proses ekstraksi . Menggunakan

reaktor ultrasonik, gelombang ultrasonik

dapat

digunakan untuk

membuat


20/36

gelembung kavitasi dalam bahan pelarut, ketika gelembung pecah di dekat

dinding sel , menciptakan gelombang kedut dan jet-jet cairan menyebabkan

dinding-dinding sel terkoyak sehingga melepaskan isinya ke dalam pelarut.

Transesterifikasi LST lga

Setelah biomasa alga diekstraksi menjadi LST, maka proses selanjutnya

adalah esterifikasi . Untuk merubah LST menjadi biodiesel dapat dipakai

perbandingan campuran yang digunakan , yaitu minyak LST

87

, Alkohol

12 , dan katalis 1 . Campuran ini kemudian dimasukkan ked a am reaktor

untuk dipanaskan sampai suhu 65 derajat Celcius selama 1-8 jam. Proses

esterifikasi ini akan menghasilkan metil ester

86

, alkohol 4 , limbah

1 (untuk pupuk organik), dan gliserin 9 .

Dari campuran ini dihasilkan dua zat yang mempunya1 masa jenis yang

berbeda, yaitu metil ester dan gliserin . Campuran ini dapat dipisahkan

dengan proses sentrifugasi . Metil ester kemudian dicuci dengan air hangat ,

untuk membersihkan sisa katalis dan sabun. Tidak ada bahan yang terbuang

dari proses pengolahan biodiesel ini (National Biodiesel Board).

Sebagai bahan bakar, biodiesel harus memenuhi persyaratan yang

ditetapkan oleh ASTM . Salah satu parameter yang penting untuk menentukan

kualitas bahan bakar adalah cetane number. Cetane number merupakan

ukuran yang menyatakan kualitas pembakaran bahan bakar, dalam ruang

bakar motor diesel. Cetane number adalah fungsi dari banyaknya CH3 dan

CH

2

dalam komposisi bahan bakar (Connemann dan Fischer, 1998) .

Kisaran Bilangan Setana adalah 1 sampai bahan bakar dengan nilai

bilangan setana 100 adalah setana (heksadeka) , bah

an

bakar dengan nilai

bilangan setana terendah adalah 2.2.4.4.6.8.8 heptametilnonana , dengan nilai

bilangan setana 15 O 'Conner, Forester dan Scurel, 1992)

Bilangan setana dapat ditentukan berdasarkan sifat fisik bahan bakar , seperti

densitas dan viskositas kinematik (Henein , Fragoulis, 1985), tetapi penentuan


21/36

cetane number berdasarkan sifat kimianya dianggap lebih baik . Salah satu

formula yang dapat digunakan untuk menghitung bilangan setana adalah

yang diajukan oleh Gautier (1998), yaitu:

Bilangan Setana

=

.057 H

3

+0.935 H

2

0.454

H

1

-9 ,718 HA+0 .102 H

H

3

adalah semua metil hydrogen kecuali yang terikat langsung pada gugus

aromatik. H2 adalah semua metilen dan hidrogen metilen kecuali yang terikat

langsung pada gugus aromatik.

H1

adalah semua hidrokarbon atau gugus

karbon yang terikat pada gugus aromatik . HA adalah semua hydrogen mono

aromatik. HD adalah semua hidrogen poli aromatik.

Pembuatan biodisel tidak hanya memerlukan bahan baku saja, tetapi juga

memerlukan alkohol (methanol atau ethanol), yang jumlahnya sekitar

10

dari campuran (Briggs, 2004). Alkohol berguna untuk menurunkan viskositas

minyak nabati dengan proses esterifikasi, sehingga biodiesel mempunyai

sifat-sifat yang mirip dengan minyak diesel (Rahman, 1995). Alkohol dapat

diperoleh dengan cara fermentasi karbohidrat yang terkandung dalam alga ,

setelah diambil LSTnya (Sheehan, 1998). Menurut Sheehan dkk (1998) ada

beberapa tahapan untuk mendapatkan biodiesel alga, yaitu: 1 ). Pengeringan;

(2). Ekstraksi Alga menjadi minyak nabati; (3). Esterifikasi LST menjadi metil

ester, menggunakan katalis asam. basa, maupun enzim.

Transesterifikasi nzimatik

Lipase (gliserol ester hydrolase EC 3.1.1 .3) adalah enzim yang mengkatalisis

hidrolisis asilgliserol asam lemak, gliserol diasil, gliserol monoasil dan gliserol

(transesterifikasi atau alkoholisis) . Enzim-enzim tersebut diproduksi secara

intra dan ekstraselular pada beberapa jenis mikroba , misalnya,

Candida

antarctica Thermomyces lanuginosus Rhizomucor miehei

dan bakteri

Bukholdeira sp, Pseudomonas Alcaligenes Pseudomonas mendocina

Chromobacterium viscosum.

Tak terhitung banyaknya penelitian tentang hal ini terutama ditujukan untuk

penggunaan secara praktis dalam industri, untuk menghidrolisis lemak, untuk

memproduksi asam lemak, pangan aditif, sintesis ester dan peptida, membuat

campuran rasemik, deterjen , dan lain sebagainya . Dalam pustaka ada revisi

yang menarik mel iputi produksi, pemurnian , pemisahan dan karakterisasi .


22/36

Sebagian besar penelitian mengenai transesterifikasi minyak nabati untuk

menghasilkan biodiesel adalah penggunaan enzim komersial murni pada

beberapa media reaksioner (mengandung pelarut, bahan aditif, larutan ion

polar, cairan superkritis atau bahan-bahan pembantu fiksasi enzimatik ,

terutama celite dan polimer). Ada juga penelitian mengenai reseptor baru

golongan asil, pada ketersediaan lipase dari

andida antarctica

yang

difiksasi , serta penghambatan lipase terhadap gliserol.

Shiamada t al (2002) melaporkan mengenai kesulitan penggunaan kembali

enzim yang digunakan dalam transesterifikasi dan mengungkapkan bahwa

metanol yang tidak terlarut adalah senyawa ireversibel yang menghentikan

aktivitas lipase, meskipun difiksasi. Mereka mengevaluasi sistem metanolisis

menggunakan lipase dari

andida antarctica

yang difiksasi, serta residu

minyak dalam batch dari kedua tahapan , dengan berbagai variasi enzim dan

metanol, untuk mendapatkan produksi biodiesellebih besar dari 90 .

Watanabe et al. (2001) menggunakan minyak bekas dan lipase dari

andida

antarctica

yang difiksasi didalam kolom dengan berbagai proporsi metanol,

mengamati bahwa aktivitas enzim bertahan selama 100 hari reaksi tanpa

mengalami penurunan aktivitasnya .

Namun, ada beberapa penelitian yang ditujukan untuk mengurangi biaya

enzim murni dan mengenai penerapan langsung mikroba dalam reaksi

transesterifikasi .

Metode produksi secara komersial lebih senng menggunakan media basa

untuk transesterifikasi minyak atau lemak, pada ketersediaan etanol, untuk

menghasilkan metil ester asam lemak dan gliserol. Namun, metode ini

memiliki beberapa kelemahan, antara lain kesulitan dalam pemisahan

gliserol, katalis basa yang terus terbawa dalam larutan , perlakuan lanjutan

terhadap limbah cair mengandung alkali, sifat prosesnya yang berenergi

tinggi , keterlibatan asam lemak bebas dan kehadiran air dalam reaksi .


23/36

Produksi lipase

Produksi lipase ekstraseluler dari biakan mikroba dilakukan dalam gelas

Erlenmeyer 250 ml , masing-masing berisi 50 ml media terdiri dari pepton

0

,5 ) , yeast extract

0

,3 ) , NaCI

0

,25 ),

MgS 4

(0,05 ) dan minyak

kelapa (3,0 ) pada

pH

7.0. Medium disterilkan dan diinokulasi dengan 3,5 ml

4

x

10

sel ml) inokulum kemudian diinkubasi selama 60 jam pad a 34

oc

diatas shaker pada 200 rpm. Pada akhir masa inkubasi, supernatan dari

media fermentasi disentrifugasi pad a 6987g selama 10 men

t.

Supernatan

diberi perlakuan dengan a seton 1 :4 v/v) selama 1 jam pad a 4

oc

dilanjutkan

dengan sentrifugasi pad a 6987 g selama 10 me nit. Endapan dilarutkan dalam

50 mM buffer fosfat (pH 5.0) dan dikeringbekukan untuk digunakan sebagai

sediaan lipase untuk diimobilisasi lebih lanjut.

Pengujian ktivitas Enzimatik

Uji aktivitas lipase dilakukan secara spektrofotometri menggunakan p-nitro

fenil palmitat sebagai substrat. p-nitro fenol dilepaskan dari p-nitro fenil

palmitat melalui hidrolisis yang dimediasi enzim lipase. Satu unit (U) enzim

lipase dinyatakan sebagai banyaknya enzim yang melepaskan satu mikromol

p-nitro fenol per menit pada kondisi pengujian.

lmobilisasi Lipase

Lipase dari biakan mikroba terpilih diimobilisasi dengan silika yang diaktivasi

dengan etanolamin, dilanjutkan dengan pengikatan dengan glutaraldehida .

Persiapan Reaksi transesterifikasi

Reaksi transesterifikasi dilakukan pada suhu 30 C dalam botol bertutup yang

ditempatkan diatas shaker ulang-al ik. Campuran reaksi awal terdiri dari

minyak-metanol dengan perbandingan molar 1 2, t-butanol-minyak dengan

volume rasio 0,2 , enzim lipase amobil 20 U dan 200 rpm (kecuali dinyatakan


24/36

lain), berikut kontrol masing-masing . Semua pengujian dilakukan dalam tiga

ulangan dan hasilnya dilaporkan sebagai rata-rata standar deviasi .

ampling dan analisis

Sampel diambil dari campuran reaksi pada interval waktu tertentu . Sampel

disentrifugasi pad a 6.987 g selama 10 me nit pad a 4oc untuk memisahkan

bahan pembawa mengandung enzim amobil dengan demikian meniadakan

kemungkinan adanya reaksi tambahan) diikuti dengan pengenceran 100 kali

lipat dari sampel awal dengan n-heksana . Uji stabilitas dilakukan dalam

pelarut t-butanol pada setiap siklus hingga 20 siklus) dan supernatan serta

aktivitas residual enzim amobil diuji untuk mengetahui sisa aktivitas enzim

selama lebih dari tujuh siklus .

Sintesis metil ester asam lemak dianalisis dengan menyuntikan cairan dari

campuran reaksi yang diencerkan pada gas kromatografi . Suhu kolom dijaga

pada 150C selama 0,5 menit, meningkat sampai 250oc pada 15oC/menit dan

dipertahankan pada suhu ini selama 6 menit. Suhu dari injektor dan detektor

ditetapkan masing-masing pada 245 dan 350 C Persentase molar konversi

produk, diidentifikasi dengan membandingkan daerah puncak standar metil

ester pada retensi waktu tertentu. Kuantifikasi produk akhir metil ester asam

lemak) dilakukan berdasarkan kalibrasi kurva dari metil ester asam lemak

murni metil oleat, metill inoleate , metil stearat dan metil palmitat) .


25/36

B BV

H SIL D N PEMB H S N

Mikroalga sangat berpotensi untuk dikembangkan menjadi bahan baku

biofue/.

Mengingat mikroalga dapat tumbuh dengan sangat cepat , bahkan dapat dipanen dalam

waktu sing kat yakni sekitar 7-10 hari Lardon ,

eta/

, 2009).

Selain, Chiarella dan Scenedesmus yang telah diteliti dan cukup banyak ditemukan

di perairan Indonesia, ada empat kelompok mikroalga potensiallainnya yang dapat

ditemukan diseluruh kawasan perairan dunia. Yaitu , kelompok diatom Bacillariophyceae) ,

alga hijau Chlorophyceae), alga emas Chrysophyceae) , dan alga biru Cyanophyceae) .

Keempat kelompok alga tersebut bisa dimanfaatkan sebagai bahan baku bahan bakar

hayati. Berdasarkan penelitian sebelumnya , setidaknya ada tiga jenis mikroalga yang ideal

untuk dijadikan sumber bahan bakar hayati , yaitu

Chiarella , Scenedesmus

dan

Dunaliella.

a n d u n g a n Minyak ( dw)

Gambar

1

Keanekaragaman

jenis

alga

penghasil

lemak sel

tunggal

LST) sebagai bahan baku bahan

bakar hayati

Gam bar 1, menunjukkan hasil penelusuran pustaka kandungan minyak alga yang

berasal dari

Chiarella

mencapai

5

-

55

persen ,

Snenedesmus

mencapai 16-40 persen


26/36

Ankistrodesmus 28-40 persen , Botryococcus 29-75

pe

rsen, Cyclotella 42 persen ,

Hantzschia 66 persen , Nannochloris 6-63 persen , Nitzschia 28-50 persen , Nannochloropsis

31

-68 persen ,

Phaeodactylum 31

persen ,

Stichococcus

9-59 persen ,

Tetraselmis

15-32

persen ,

Tha/assiosira

21-31 persen ,

Neoch/oris

35-54 persen dan

Schiochytrium

50-77

persen .

Kandungar1 karbohidrat dan protein dari beberapa jenis alga menunjukkan

persentase yang bervariasi , termasuk biakan yang telah dibudidayakan dalam fotobioreaktor

di laboratorium, yaitu Snenedesmus dimorphus masing-masing mengandung 21 -52 persen

dan 8-18 persen , Chiarella vulgaris

masing-masing berkisar 12-17 dan 51-58 persen ,

sementara Spirulina fusiformis masing-masing 13-16 persen dan 60-71 persen.

Produktivitas alga

30

kali lebih banyak dibanding tumbuhan darat. Untuk

mendapatkan satu liter bahan bakar hayati BBH), hanya membutuhkan 5 ton biomasa alga.

Studi band ing produksi BBH per luas wilayah kultivasi antara alga dengan sumber BBH

lainnya, menunjukkan hasil yang menjanjikan. Jika produksi minyak kelapa sawit mencapai

5.960 liter per

Ha

, kelapa dalam 2.689 liter per

Ha

, jarak pagar 1.892 liter per

Ha

, kedelai

hanya 4 liter per

Ha

dan jagung 172 liter per Ha, maka dari budidaya mikroalga penghasil

LST dapat diproduksi BBH sebanyak 136.900 liter per Ha Selain itu, kelapa sawit, misalnya,

perlu waktu 5 bulan , sedangkan jarak pagar perlu waktu 3 bulan . Jika dibandingkan sumber

minyak bumi yang tidak terbarukan dan perlu proses yang rumit serta mahal produksinya ,

potensi mikroalga masih lebih unggul. Dari 1 hektar ladang minyak bumi hanya bisa

menghasilkan 0,83 barrel minyak per hari , sedangkan pada luas yang sama alga mampu

menghasilkan sebanyak 2 barrel BBH Schenk,

et

. 2008) .


27/36

Gambar2.

A) B)

ultur biakan alga dalam fotobioreaktor 5 liter berumur 10 hari

sebelum dipanen A) dan setelah pemanenan B) .

Gambar 2

menunjukkan model fotobioreaktor dan biomasa alga hasil panenan

yang dikembangkan untuk kebutuhan laboratorium penelitian. Mikroalga mampu menyerap

karbondioksida dan nutrien secara efektif, sehingga dapat tumbuh cepat dan bisa dipanen

dalam 7 hingga 10 hari . Nilai lebih dari sifat alga adalah sumbernya yang terbarukan dan

ramah lingkungan. Pada tahap budidaya, perkembangbiakan mikroalga juga meningkat 2,5

kali bila ke dalam fotobioreaktor dipasok

2

Untuk menghasilkan 5 ton mikroalga setiap

hari diperlukan 1 k

2

Total butuh 10

k

2

hingga panen.

Dengan demikian, budidaya mikroalga berpeluang mengatasi masalah lingkungan

global , karena selama ini

2

merupakan gas pencemar penyebab efek rumah kaca yang

berakibat terhadap pemanasan global. Budidaya alga untuk tujuan penyerapan emisi C02

mendukung pencapaian peringkat hijau industri ramah lingkungan , karena pada tahapan hilir

pengolahan alga menjadi BBH, juga tidak menimbulkan pencemaran mengingat limbahnya

juga dapat dimanfaatkan menjadi pupuk organik pakan ternak .


28/36

5

91

0.00 8

Peak#

1

2

3

4

5

6

7

8

Chrom

a og:am_i\ n

9.:5 r l r ; , ~ : \ G ( , : T v _ S s g ' ' ~ ~ ' \ [ ? a J ' I ~ 9 J ~

I

~ 3 _ 9 . ~ J : l . ~ l QYQ ..

_

I

-

;j

I I

TC*J.OO

.-- .

. .-

. --.-

--

; ;->

- ~ _ j ~ - -

----

:

.

--

; : : - - - - - ~ -

10.0

R.Time

3.972

5.951

25.081

26.414

27.467

27.671

29.364

32 .637

20.0 30 .0 40.0 50.0 59.0

Area

1067442

9842605

636346

303308

1739587

14958854

439373

4034219

33021734

Peak Report TIC

Cone% Name

3.23 TRIDEUTEROACETONITRILE

29.81 Acetic acid (CAS) Ethylic acid

1.93 Pentadecane (CAS) n-Pentadecane

0.

92 Tetradecane (CAS) n-Tetradecane

5.27 Heptadec-8-ene

45.30 Heptadecane (CAS) n-Heptadecane

min

1.33 2-Hexadecen-1-ol , 3,7, 11, 15-tetramethyl-, [R-[R*,R*-(E)]]- (CAS) Phytol

12.22 2-Hexadecen-1-ol, 3,7,11,15-tetramethyl-, (R-[R*,R*-(E)]]- (CAS) Phytol

100.00

Gambar 3. Kromatogram G MS hasil pirol isis LST alga yang diekstraksi

dari bi k n pirulina

fusiformis


29/36

I ,611,367

Peak#

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

C h r o i n a t o g r l l l T I

" \ r L . 6

I

~ : d i m o r p h u s C:liCMSs_olutioniDatn\Project

I \An.641

I : ? :

d i ; r r ~ p

10

0 20 0

R.Time Area

3.822 372379

26.353 310447

27.674 375273

29.368 4821511

29.482 1242969

29.677 1007600

29.875 1598533

30.406

144745

32.643 1657588

34.788 247372

38 .075 2627874

42.770

208653

14614944


30/36

j6621 548

Peak

1

2

3

4

5

6

7

8

Chromatogram An .641-2 .chlorclla C:\GCMSsolmioniOuta\Project I\An.641-2 .ch lorella.QGD

. . . .. - - --- .. - --- - -

N

0

TIC l.OO

-

--......,....

- ,--- i

10.0

R.Time

20.732

29.374

29497

29.883

32 .654

33.574

39.783

47.820

20.0

Area

475964

1472891

312669

1118867

21226698

405624

1035231

727012

26774956

300

40.0

Peak Report TIC

. Cone% Name

1.78 Naphthalene (CAS) White tar

50.0

59.0

min

5.50 2-Hexadecen-1-ol, 3,7.11 ,15-tetramethyl-. [R-[R*,R-(E)]]- (CAS) Phytol

1.17 2-Pentadecanone, 6 1 0,14-trimethyl- (CAS) 6 1 0 14-Trimethyl-2-pentadecan,

4.18 2-Hexadecen-1-ol, 3,7,11, 15-tetramethyl-, [R-[R*,R*-(E)]]- (CAS) Phytol

79.28 2-Hexadccen-1-ol, 3,7 ,11, 15-tetramethyl- , [R-[R*,R*-(E)]]- (CAS) Phytol

1.51 9-0ctadecenoic acid (Z)- , 2-hydroxy-1-(hydroxymethyl)ethyl ester (CAS)

2 M

3.87 1 2-Benzenedicarboxylic acid, dioctyl ester (CAS) Dioctyl phtha late

2.72

100.00

Gam bar 5 Kromatogram GC MS hasil pi

ro

sis LST alga yang diekstraks i

da

ri

biakan Ch orella vulgaris


31/36

Gambar 3,4 dan 5 adalah hasil kromatogram GC-MS hasil pirolisis LST alga yang

diekstraksi dari biakan Spirulina fusiformis Scenedesmus dimorphus Chlorellavulgaris

LST yang dihasilkan dari budidaya skala laboratorium dengan kapasitas 50 liter hanya

15 karena permukaan akuarium kurang Iebar.

Proses pembuatan biodiesel dari LST alga meliputi tiga tahapan, yaitu (1)

Pengeringan, (2) Ekstraksi lemak sel tunggal (LST) alga, dan (3) Esterifikasi LST

menjadi BBH (biodiesel) , secara transesterifikasi menggunakan katalis enzimatik yang

berasal dari biakan mikroba penghasil enzim lipase.

Gambar :

Katalis enzimatik yang berasal dari biakan mikroba

Candida rugosa

Gambar 6 adalah katalis enzim penghasil lipase dari Candida rugosa yang akan

digunakan untuk reaksi transesterifikasi enzimatik. Reaksi ini dilakukan pada suhu

40-65C dalam botol bertutup diatas shaker. Campuran reaksi terdiri dari minyak

nabati : metanol

1

:2) , lipase dari biakan (+) uji lipolitik 20-25 , dirotasi pada 150

rpm, 24 jam. Sampel disentrifugasi pada 7000xg selama 10 menit pada 4C untuk

menghilangkan bahan pembawa, dilanjutkan pengenceran 100 kali dengan n

heksana. Analisis metil ester asam lemak dilakukan dengan menggunakan GC .


32/36

lsolat yang dipilih untuk penguj ian aktivitas lipase adalah isolat bakteri dari sampel

pangan terfermentasi , termasuk terasi udang. Hasil penelitian sebelumnya menunjukkan

bahwa dari beberapa isolat yang telah diidentifikasi, mampu menghasilkan enzim lipase ,

antara lain Actinomycetes ,

B. subtilis P. f/uorescens

dan C.

rugosa

menunjukkan aktivitas

lipolitik, antara 2,20 U/ml hingga 3,9 U/ml setelah biakan-biakan tersebut diprakulturkan

pad a substrat mengandung tributirin 1 dan pada suhu ruang.

A)

B)

am

bar 7. Uji kualitatif awal biakan penghasil lipase A) dan biakan terpilih

sebagai katalis reaksi transesterifikasi (B).

Gambar 7 dan 8, masing-masing menunjukkan hasil uji kualitatif dan uji kuantitatif

beberapa biakan penghasil enzim lipase pada media BYPTA (Mourey and Kilbertus , 1975)

yang mengandung minyak trybutirin sebagai bahan penginduksinya . Reaksi positif ditandai

adanya lingkaran bening disekeliling koloni, sedangkan reaksi negatif tidak menunjukkan

perubahan pada media pengujian, sehingga mampu mendeteksi keberadaan asam lemak

yang terbentuk akibat hidrolisis lemak yang ditunjukkan dengan adanya lingkaran jernih

disekitar koloni biakan.

Hasil uji kuantitatif aktivitas enzim lipase dari biakan terpilih menunjukkan bahwa

pH

dan suhu optimal berpengaruh terhadap aktivitas enzim lipase dari Actinomycetes , B.

subtilis

P

fluorescens

dan C.

rugosa

sehingga menunjukkan aktivitas tertingg i, masi

ng

masing pada

pH

8,0-8,5,

2

,2-3,9

m o l

dan suhu antara 55-60C

3

,6-4,8

m o l


33/36

Uji Kualitatif dan Kuantitatif Aktivitas Lipase

4

:g 3

E

::I

-

)

1/

CO

. 2- 2

....J

1/

CO

>

:;:;

1

0

0

1

2

3

4

lnkubasi

Hari)

5

--- ---B. subtilis

_ _

Actinomycetes

P. fluorescence

--- ---

C.

rugosa

6

7

8

Gam bar 8. Uji kuantitatif biakan terpilih penghasil lipase sebagai sumber

katalis reaksi transesterifikasi metil ester dari LST alga .

Hasil pengujian menunjukkan bahwa sumber enzim lipase dan volume enzim yang

ditambahkan berpengaruh terhadap proses transesterifikasi. Hasil tersebut menunjukkan

bahwa enzim lipase dari biakan tertentu dapat bekerja secara efektif dan efisien sebagai

biokatalisator pada proses transesterifikasi , karena kondisi media yang sesuai , aktivitas

enzimatik juga menunjukkan hasil yang optimal , sehingga terjadi proses penguraian

trigliserida menjadi asam lemak yang diperlukan untuk sintesis ester asam lemak.

Terjadinya reaksi transesterifikasi dapat dianalisis berdasarkan perbandingan jumlah gugus

hidroksil pada substrat sebelum dan sesudah reaksi enzimatik , sehingga volume enzim

lipase yang ditambahkan berpengaruh terhadap penurunan asam lemak bebas ALB) .


34/36

3

e

25

lll::

ns

2

Qj

J

15

ns

ll

Documents

Biodiesel Dan Biometan Alga