Oseonologi don Lirnnologi di Indonesia (2007) 33: 245 - 256 lSSN 0125 - 9830

RESPON KULTUR MIKROALGA DALAM FOTOREAKTOR TEGAK BERPENYEKAT TERHADAP VARIASI INTENSITAS

CAHAYA "

oleh

TJANDRA CHRISMADHA 2', DESY SURYATINI " DAN YAYAH MARDIATI 2,

') Makalah dipresentasikan pada Seminar Nasional Bioteknologi 111,

Cibinong 15-16 Nopember 2006

" Pusat Penelitian Limnologi - LIP1

3, Fakultas MIPA, Universitas Pakuan

Received 28 February 2007, Accepted 12 July 2007

ABSTRAK

Feoomena 'flashing light effect' telah dilaporkan dapat meningkatkan efisiensi fotosintesis pada komunitas fitoplankton di laut. Fenomena ini juga banyak dikaitkan dengan peningkatan laju produktivitas pada kolom fotobioreaktor yang teraduk sempurna. Makalah ini melaporkan upaya pemanfaatan fenomena 'flashing light effect' untuk meningkatkan efisiensi fotosintesis dalam kultur alga. Fenomena 'flashiig light effect' disimulasi dengan pemaparan intermitan cahaya yang dicapai dengan pemasangan suatu sen penyekat horisontal dipasang pada fotobioreaktor tubular tegak yang berfungsi sebagai pengatur distribusi suspensi kultur alga ke area terang di permukaan kolom tubular dan area gelap di bagian dalamnya. Jenis mikroalga Ankistrodesmus convulufus ditumbuhkan secara batch di dalam fotobioreaktor tersebut dalam media PHM. Uji coba dilakukan dengan perlakuan variasi intensitas cahaya yang berbeda, yaitu sekitar 1200 luks, 2500 luks, dan 5500 luks, yang berasal dari sumber cahaya lampu TL 2 X 40 watt, 4 x 40 watt, d m 6 x 40 watt. Penyekat horisontal dipasang dengan jar& antar sekat 2 inchi, dan sebagai pembanding digunakan fotobioreaktor tubular tegak tanpa penyekat. Hasil percobaan memperlihatkan respon peningkatan produksi biomassa dan kandungan klorofil yang lebih tinggi pada kultur alga dalam reaktor sejalan dengan meningkatnya intensitas cahaya. Hasil tersebut menunjukkan bahwa kultur dalam reaktor berpenyekat memiliki respon yang lebih baik dibandiig dengan kultw pada fotoreaktor kontrol, memberikan indikasi peran penyekat yang signifikan untuk memperbaiki kinerja kultur mikroaiga dalam beradaptasi pada kondisi intensitas cahaya tinggi.

Katakunci: intensitas cahaya, penyekat, fotobioreaktor tubular, mikroalga, Ankistrodesnurs convulutus.

ABSTRACT

RESPONDS O F MICROALGAL CULTURE IN VERTICAL PHOTOBIOREACTORS ON THE VARIATION OF LIGHT ISTESSITIES. .Flashing light effect' phenomenon has been reporred to increase phorovnrhetic Gcieng' of phytoplankton community in sea. The phenomenon has also been associated ivirh the increase

TJANDRA CHRISMADHA et. 01.

DAFTAR PUSTAKA

3OROWITZKA, M.A. 1988. Algal growth media sources of algal cultures. In: M.A. BOROWITZKA & L.J. BOROWITZKA (eds.). Microalgal Biofechnologv: 456 - 465.

ZHRISMADHA, T. and M.A. BOROWITZKA 1994. Effect of cell density and irradiance on grow& proximate composition and eicosapentanoic acid production of Phaeodactylum tricornutum. Journal ofApplied Phycology 6: 67 - 74.

CHRISMADHA, T., S.H. NASUTION, Y. MARDIATI dan A. KURNIASIH 1997. Respon Tumbuh Alga Ankistrodesmus convulutus dan Chlorella sp terhadap Intensitas Cahaya. Makalah dipresentasikan pada: Ekspose Hasil Penelitian Puslitbang Limnologi 199611997, Cibinong, 18 - 19 Maret 1997.

CHRISMADHA, T., I.D.A. SUTAPA, HIDAYAT, ROSIDAH dan Y. MARDIATI 2000. Pengaruh Cahaya Intermitan Terhadap Fotosintesis Kultur Alga Chlorella vulgaris. Makalah dipresentasikan pada Seminar Nasional Biologi VIII di Bandung.

CHRISMADHA, T., T. RUSTIANI, ROSIDAH, dan Y. MARDIATI 2002. Uji Coba Peningkatan Produktivitas Kultw Mikroalga A convulutus pada Fotobioreaktor Tubular Berpenyekat. Laporan Teknis Tahun 2002 Bagian Proyek Penelitian Sumberdaya Perairan Darat. Puslitbang Limnologi-LIPI.

FERNANDEZ. F.G.A., F.G. CAMACHO. J.A. SANCHEZ PEREZ, J.M.F. SEVILLA and E.M. GRIMA 1997. A model for light distribution and average solar irradiance inside outdoor tubular photobioreactors for the microalgal mass culture. Biotechnology and Bioengineering 55: 701 - 714.

FERNANDEZ, F.G.A.. J.M.F. SEVILLA. F.G., J.A.S. PEREZ, E.M. GRIMA and Y. CHRIST1 2001. Airlift driven external-loop tubular photobioreactors for outdoor production of microalgae: assessment of design and performance. Chemical Engineering Science 56: 2721 - 2737.

RESPON KULTUR MIKROALGA DALAM FOTOREAKTOR TEGAK BERPENYEKAT

FEUGA, A.M., R.L. GUE'DES. A. HERVE and P. DURAND 1998. Comparison of artificial light photobioreactors and other production systems using Porph~ridium cruentum. Journal of Applied Phycology 10: 83 - 90.

GOLDMAN, J.C. 1979. Outdoor algal mass culture 11. Photosynthetic yield limitations. Water Research 13: 1 19 - 136.

GRIMA, E.M., F.G.A. FERNANDEZ, F.G. CAMACHO, F.C. RUB10 and Y. CHRITIE 1999. Scale-up tubular photobioreactors. Journal of Applied Phycology 12: 355 - 368.

GRIMA, E.M., F.G.A. FERNANDEZ and Y. CHRITIE 2001. Tubular photobioreactors design for algal cultures. Journal of Biotechnology 93: 113- 131.

'GROBBELAAR, J.U. 1989. Do lightldark cycles of medium frequency enhance phytoplankton productivity. Journal of Applied Phycology 1: 333 - 340.

HU, Q., D. FAIMAN and A. RICHMOND 1998. Optimal tilt angles of enclosed reactors for growing photoautotophic microorganisms outdoors. Journal of Fermentation Bioengineering 85(2): 230 - 236.

JEFFREY, S.W. and G.F. HUMPREY 1975. New spectrophotometric equation for determining chlorophyll a, b, c l , and c2 in higher plants, algae and natural phytoplankton. Biochimie et Physiologic IlfZanzen 1967: 191-194.

KOCHERT, G. 1978. Carbohydrate determination by phenol-sulphuric acid method. In: HELLEBUST, J.A. & CRAIGIE, J.S. (eds) Handbook of Phycological Methods: PhysioIogical and Biochemical Methods. Cambridge: Cambridge University Press: 95-97.

LAWS. E.A.. K.L. TERRY. J. WICKIMAN and S. CHALUP 2004. A simple algal production system designed to utilize the flashing light effect. Biotechno10,g. and Bioengineering 25(10): 23 19 - 2335.

TJANDRA CHRISMADHA el. al.

LEE. Y-K. 1988. Population growth kinetics of photosynthetic microorganisms. In: BAZIN, M.J. & J.I. PROSSER (eds.) Physiological models microbiology. Florida: CRC Press Inc: 91-1 11.

,OWREY, O.H.. N.J. ROSENBROUGH, A.L. FARR and R.J. RANDALL 195 1. Protein measurement with the folin-phenol reagent. The Journa[ of Bio[ogical Chemistry 1983: 265-275.

PARISH. C.C. and P.J. WANGERSKY 1990. Growth and lipid class composition of the marine diatom Chaetoceros gracilIis in laboratory and mass culture turbidostats. Journal of Plankton Research 12: 1011-1021.

PIRT, S.J., Y.K. LEE. M.R. WALLACH, P.M. WATTS, H.H.M. BALYUZI and M.J. BAZIN 1983, A tubular bioreactor for photosynthesis production of biomass from carbondioxyde: design and performance. Journal of chemical Technology and Biotechnology 33B: 35 - 58.

RABE, A. and J. BENOIT 1962. Mean light intensity - A useful concept in correlating growth rate of dense cultures of microalgae. Biotechnology and Bioengineering 4: 377 - 390.

RAVEN, J.A. 1988. Limits to growth. In: M.A. BOROWITZKA & L.J. BOROWITZKA (eds.) Microalgal Biotechnology: 331 - 387.

VONSHAK. A. and A. RICHMOND 1985. Problems in developing the - - biotechnology of algal biomass production. Plant and Soil 89: 129 - 135.

YOSHIMOTO, N., SATO, T. and KONDO, Y. 2005. Dynamic discrete model of flashing light effect in photosynthesis of microalgae. Journal of ApZlied Phycology 17(3): 207 - 21 4.

ZOU. N. and A.RICHMOND 1999. Effect of light-path length in outdoor flat plate reactors on output rate of cell mass and of EPA in Nc1nr1ocl7lor~o1~.si.s sp. ,Joz1n7u/ qf Bioteckno/ogy 70: 35 1 - 356.