ISSN: 2721-6225 (print) https://ppjp.ulm.ac.id/journals/index.php/rot
ISSN: 2745-6331 (online) page 107-118

## PENGARUH MIKROORGANISME TERHADAP PRODUKTIVITAS ENERGI LISTRIK MFC DENGAN VARIASI LIMBAH PABRIK TAHU DAN LIMBAH PERIKANAN
Muhammad Novriandy 1) , Mastiadi Tamjidillah 2) , Nizar Ramadhan 3) 1,2,3 Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat Jl. Akhmad Yani Km. 36 Banjarbaru, Kalimantan Selatan, 70714 Telp. 0511 – 4773858 Email : m.novri01@gmail.com

## Abstract
Energy  is  a  very  fundamental  necessity  in  human  life.  Current  energy  usage  is  highly dependent  on  the  surrounding  environment.  Especially  in  remote  areas,  which  require simple  energy  instruments  such  as  batteries  or  fuel  cells.  The  Fuel  cell  is  an  energy instrument that transfers electricity from a rechargeable source using external materials. Microbial Fuel Cell (MFC) is an alternative form of environmentally friendly energy that is commonly used as a source of energy in the future. MFC is an energy instrument that can  convert  chemical  energy  into  electrical  energy  through  catalytic  reactions  by utilizing microorganisms. Plant waste tofu and fishery waste is a waste that contains a lot of carbohydrates, proteins, and fats that usually cause heavy pollution to the waters. By utilizing  the  liquid  waste  itself  is  one  way  of  solving  problems  in  the  environment  and lack of energy by using the MFC system. For the experiment, this time aimed to compare the  electrical  energy  generated  between  waste  plant  tofu  and  sewage  fisheries.  In  a strong MFC experiment current on plant waste knows an increase as much as 1.47% of fisheries  waste,  while  for  voltages  in  the  trial  MFC  waste  fisheries  have  increased  by 1.19% from tofu plant waste.

## Keywords: Microbial Fuel Cell, Waste Tofu and Fishery Waste, Electrical Energy

## PENDAHULUAN
Energi adalah sebuah kebutuhan yang sangat mendasar dalam kehidupan manusia. Penggunaan energi  saat ini  sangatlah  bergantung  dengan  keadaan lingkungan  di  sekitar. Khususnya  pada  daerah-daerah  terpencil,  yang  memerlukan  instrument  energi  yang sederhana  seperti  baterai  atau fuel  cell.  Fuel  cell adalah  sebuah  instrument  energi  yang mentransfer listrik dari sumber yang dapat diisi ulang menggunakan bahan dari eksternal. Microbial  Fuel  Cell (MFC)  adalah  salah  satu  bentuk  alternatif  energi  yang  ramah lingkungan yang biasa digunakan sebagai sumber energi dimasa depan. MFC merupakan instrument energi yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik melalui reaksi katalitik  dengan  memanfaatkan  mikroorganisme.  Limbah  pabrik  tahu  dan  limbah perikanan adalah limbah yang mengandung banyak karbohidrat, protein, dan lemak yang biasanya  menyebabkan  polusi  berat  pada  perairan.  Dengan  memanfaatkan  limbah  cair pabrik tahu dan limbah perikanan sebagai substrat pada system MFC. Pada penelitian ini diharapkan  menjadi  salah  satu  alternative  sumber  energi  yang  dapat  dimanfaatkan masyarakat secara luas.

## Microbial Fuell Cell
Microbial  fuel  cell  atau (MFC) adalah  alat  yang  dapat  mengubah  energikimia menjadi  energi  listrik  melalui  aktivitas catalytic dari microorganisme . Microbial  Fuell Cell atau MFC adalah instrument pembangkit energi listrik yang menfaatkan bakteri pada alam.  Bakteri  yang  terdapat  medium  organik  dapat  merubah  bahan  organik  menjadi energi  listrik.  Sifat  bakteri  yang  bias  memecah  medium  organic  pada  MFC  dapat menghasilkan ion electron dan proton, ion-ion inilah yang biasanya dimanfaatkan untuk mendapatkan perbedaan potensial listrik sehingga dapat menghasilkan energi listrik.

## Prinsip Kerja MFC
Microbial  fuel  cell  atau (MFC) merupakan  system  yang  mengkonversi  energi kimia  yang  terdapat  pada  substrat bio-convertible menjadi  energi  listrik,  menggunakan katalis dari bakteri. Bakteri adalah organisme yang sangat kecil yang dapat mengkonversi berbagai  macam  senyawa  organik  menjadi  CO 2 ,  air  dan  energi.  Mikroba  menggunakan energi  yang  dihasilkan  untuk  melangsungkan  pertumbuhan  dan  aktivitas  metabolism. Melalui  system  MFC  sebagian  dari  energi  yang  dihasilkan  bias  diambil  dalam  bentuk listrik.
Pada  umumnya  sebuah  sistem  MFC  terdiri  atas  anoda,  katoda  membran  untuk penukar kation atau proton dan sirkuit listrik. Sistem pada MFC ini  memanfaatkan hasil dari proses metabolisme bakteri yang dapat mengurai glukosa menjadi hidrogen (H 2 ) dan oksigen (O 2 ). Hidrogen adalah bahan baku yang biasa digunakan untuk dapat melakukan reaksi reduksi dengan oksigen, sehingga melepaskan electron pada anoda sebagai sumber arus listrik (Fitrinaldi, 2011). Bakteri akan melakukan metabolisme dengan bakteri hidup yang ada pada anoda dan merubah substrat seperti glukosa, asetat, juga limbah cair CO 2, proton dan elektron. Dalam ruangan anoda MFC, tidak terdapat oksigen, sehingga bakteri harus  mengubah  aseptor  elektronnya  menjadi  aseptor insoluble seperti  anoda  MFC. Elektron  hasil  metabolisme  mikroba  kemudian  dialirkan  melalui  sirkuit  listrik  dengan muatan  pada  katoda.  Beda  potensial  antara  anoda  dan  katoda  bersama  dengan  aliran elektron untuk menghasilkan daya.

## Aerasi Pada MFC
Kekurangan akseptor elektron pada katoda adalah salah satu factor dari kurang nya daya yang dihasilkan pada system MFC. Jumlah akseptor elektron berpengaruh terhadap keluarnya daya yang dihasilkan. Pada umumnya system MFC, oksigen digunakan sebagai akseptor elektron  pada  katoda.  Pada  keadaan  1  ATM,  oksigen  terlarut  (DO) merupakan faktor pembatas utama. Pengaruh ini dihasilkan oleh dua peran penting dari oksigen pada sisi  katoda,  sebagai  penerima  elektron  pada  permukaan  katoda  dan  pembatasan  bakteri anaerob pada anoda. Selanjutnya, tingkat oksigen yang banyak menyebabkan perembesan oksigen  ke  dalam  bagian  anoda  dan  pertumbuhan  mikroorganisme  heterotrofik,  yang mana  akan  menurunkan  performa  pada  MFC.  Namun  oksigen  adalah  akseptor  elektron yang  paling  sering  digunakan  karena  ketersediaanya  dan  juga  tidak  beracun.  Salah  satu cara  untuk  penambahan  oksigen  pada  sistem  MFC  adalah  menggunakan  aerator akuarium.  Pada  akuarium  aerator  digunakan  untuk  meningkatkan  kadar  oksigen  dengan cara  meningkatkan  tekanan  yang  membuat  terurainya  H 2 O  sehingga  kebutuhan  oksigen untuk  ikan  bernafas  di  dalam  akuarium  tercukupi.  Semakin  kecil  gelembung  oksigen yang dihasilkan, maka oksigen yang terdapat pada air akan semakin banyak.

## METODE PENELITIAN Alat dan Bahan
Secara  umum alat  dan  bahan  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah sebagai berikut:
1. Alat  elektrolisis  yang  digunakan  dalam  sistem  MFC  dispreparasi  terlebih  dahulu sebulum digunakan.Alat eletrolisis yang digunakan adalah Jembatan garam dari tali belati.
2. Jembatan  garam  berupa  tali  belati  sebelum  diaplikasikan  pada  MFC  dengan  cara direbus  dengan  larutan  air  garam  selama  30  menit.  Kemudian  jembatan  garam dibalut menggunakan electrical tape .
3. Elektroda yang digunakan adalah tembaga dan seng dengan lebar 5 cm, panjang 10 cm dan tebal 0,5 mm. Kemudian disambungkan dengan kabel sebagai penghubung untuk pengukuran arus listriknya.
4. Subtrat yang harus dipreparasi dalam penelitian ini terdiri dari limbah pabrik tahu, limbah  perikanan  tanpa  glukosa  dan  dengan  penambahan  glukosa.  Pada  masing- masing limbah ditambahkan glukosa dengan skala 1:1 dan di endapkan selama 18 jam.  Setelah  itu  substrat  siap  untuk  dilakukan  uji  coba  MFC.  Substrat  Limbah Pabrik Tahu  dengan ukuran 750 ml dicampurkan 750 ml larutan gula pasir dengan takaran  10  sendok  makan  ke  dalam  botol  air  mineral  berukuran  1500  ml.  untuk substrat limbah perikanan 750 ml larutan glukosa di tambahkan dengan 200 ml air kemudian  masukkan  kepala  udang  dan  kulit  udang  hingga  memenuhi  botol  1500 ml.
5. Elektrolit yang digunakan adalah aqudest dengan ukuran 1000 ml dalam penelitian MFC.

## Eksperimen MFC
Pada  penelitian  ini,  eksperimen  MFC  dilaksanakan  dengan  variasi  jenis  substrat, yaitu penggunaan limbah pabrik tahu dan limbah perikanan, MFC dibuat dengan menaruh dua buah chamber yang dihubungkan dengan jembatan garam. Wadah pada  bagian anoda diisolasi dari udara, sedangkan wadah pada  bagian katoda tidak diisolasi. Elektroda pada seng  dan  tembaga  yang  telah  disesuaikan  ukurannya  diletakkan  sesuai  pada  masing masing wadah. Untuk desain MFC dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Desain MFC

## Variasi Jenis Substrat
Pada  eksperimen  dengan  substrat  limbah  pabrik  tahu  dan  limbah  perikaan, kompartemen  anoda  diisi  dengan  limbah  pabrik  tahu  dan  limbah  perikanan  dengan volume sebanyak 1000 mL pada setiap percobaan jenis substrat dan kompartemen katoda diisi dengan larutan elektrolit air aquades sebanyak 1000 mL.

## Penambahan Aerator pada Sistem MFC
Pada  bagian  katoda,  alat  aerator  akan  di  tambahkan  pada  sistem  MFC  yang kemudian diamati perubahan yang terjadi pada sistem proses kerja MFC.

## Pengukuran Kuat Arus dan Tegangan Sistem MFC
Kuat arus dari sistem MFC akan diukur menggunakan multimeter digital. Sebelum pengukuran  dilakukan  alangkah  baiknya  multimeter  digital  dikalibrasi  terlebih  dahulu untuk  mendapatkan  hasil  dan  data  yang  akurat.  Pengambilan  data  dilakukan  satu  jam sekali selama 12 jam.

## Diagram Alir Penelitian
Penyajian  data  akan  disajikan  menggunakan  Tabel  dan  grafik  garis    untuk memudahkan dalam melihat perubahan yang terjadi pada penelitian. Untuk daiagram alir dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Diagram Alir Penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Data  hasil    penelitian  pada  limbah  pabrik  tahu  dan  limbah  pabrik  undang  dapat dilihat  pada  Tabel  1  dan  Tabel  2.  Dari  Tabel  tersebut  dapat  dilihat  data  kuat  arus  dan voltase dari masing-masing limbah yang dihasilkan selama 12 jam pengambilan data.
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Ku at Ar u s ( mA ) Waktu ( Jam) Tanpa Glukosa Glukosa Tabel 1. Limbah Pabrik Tahu
Gambar 3. Perbandingan Kuat Arus Limbah Pabrik Tahu Menggunakan Aerator
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 K u at A ru s ( mA ) Waktu (Jam) Tanpa Glukosa Glukosa 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tegan gan ( mV ) Waktu (Jam) Tanpa Glukosa Glukosa 0 200 400 600 800 1000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Tegan gan ( mV ) Waktu (Jam) Tanpa Glukosa Glukosa Gambar 4. Perbandingan Kuat Arus Limbah Pabrik Tahu Tanpa Aerator
Gambar 5. Perbandingan Tegangan Limbah Pabrik Tahu Menggunakan Aerator
Gambar 6. Perbandingan Tegangan Limbah Pabrk Tahu Tanpa Aerator
0 200 400 600 800 1000 1200 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 K u at A ru s (m A ) Waktu (Jam) Tanpa Glukosa Glukosa Tabel 2. Limbah Perikanan (Kepala Udang dan Kulit Udang)
Gambar 7. Perbandingan Kuat Arus Limbah Perikanan (Kepala Udang dan Kulit Udang) Menggunakan Aerator
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 K uat A rus ( mA ) Waktu (Jam) Tanpa Glukosa Glukosa
0 200 400 600 800 1000 1200 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tegan gan (m V) Tanpa Glukosa Glukosa 880 900 920 940 960 980 1000 1020 1040 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Tegan gan (m V) Waktu (Jam) Tanpa Glukosa Glukosa
Gambar 8. Perbandingan Kuat Arus Limbah (Kepala Udang dan Kulit Udang)
Tanpa Aerator
Gambar 9. Perbandingan Tegangan Limbah Perikanan (Kepala Udang dan Kulit Udang)  Menggunakan Aerator
Gambar 10.   Perbandingan Tegangan Limbah Perikanan (Kepala Udang dan Kulit Udang) Tanpa Aerator
Tabel 3. Hasil Perhitungan Populasi Mikroorganisme
Keterangan : Sampel No. 1 = Limbah udang dengan glukosa. Sampel No. 2 = Limbah udang tanpa glukosa. Sampel No. 3 = Limbah pabrik tahu dengan glukosa. Sampel No. 4 = Limbah pabrik tahu tanpa glukosa.
Dari  Tabel  3.  dapat  dilihat  untuk  jumlah  populasi  mikroba  yang  terdapat  pada masing-masing substrat yang ditambahkan glukosa dan tanpa penambahan glukosa.
Dari hasil uji populasi mikrooba dilaboratorium limbah pabrik tahu memiliki hasil yang lebih  tinggi  daripada limbah  perikanan (kepala udang  dan  kulit  udang.  Maka  hasil dari pengujian MFC untuk limbah pabrik tahu memiliki hasil pengujian yang lebih tinggi daripada limbah perikanan (kepala udang dan kulit udang).
Gambar 11. Sampel Substrat Untuk Uji Populasi Mikroba
Gambar 12. Hasil Laboratorium Limbah Pabrik Tahu

## Gambar 13. Hasil Laboratorium Limbah Pabrik Perikanan

## Pembahasan
Eksperimen  MFC  dengan  variabel  menggunakan  limbah  pabrik  tahu  dan  limbah perikanan (kepala udang dan kulit udang) tanpa glukosa, kemudian ada juga penambahan glukosa  1:1,  dan  penambahan  aerator,  menghasilkan  kuat  arus  dan  tegangan  yang berbeda-beda.  Glukosa  adalah  bahan  yang  digunakan  dalam  eksperimen  MFC  karena glukosa  mudah  dioksidasi  mikroba  sehingga  produksi  listrik  pada  sistem  MFC  dapat meningkat.  Terlihat  pada  table  hasil  dan  grafik  bahwa  substrat  yang  ditambahkan glukosa,  arus  dan  tegangannya  lebih  tinggi.  Hal  ini  pun  disebabkan  karena  adanya pertumbuh  kembangan  mikroba  yang  mendapatkan  makanan  dari  glukosa  sehingga mempercepat metabolisme pada mikroba dan Output  arus dan tegangan yang dihasilkan meningkat daripada yang tidak ditambahkan glukosa.
Dari hasil pengamatan Tabel dan grafik diatas arus dan tegangan yang lebih tinggi terlihat pada limbah pabrik tahu karena pada Tabel 3 limbah pabrik tahu memiliki jumlah populasi mikroba yang lebih banyak daripada limbah perikanan (kepala udang dan kulit
udang). Karena semakin banyak mikroba yang terdapat pada substrat maka semakin besar pula  energi  listrik  yang  akan  dihasilkan.  Hal  ini  juga  dipengaruhi  karena  limbah  pabrik tahu kaya akan protein dan banyaknya senyawa organik yang terdapat pada limbah pabrik tahu dapat dikonsumsi oleh mikroba membuat metabolisme mikroba meningkat tajam.
Peningkatan energi  listrik juga terlihat  pada alat MFC  yang  diberikan  alat  aerator pada  bagian  katoda.  Aerator  disini  digunakan  sebagai  pemasok  oksigen  tambahan  pada bagian  katoda,  yang  dimana  oksigen  disini  berperan  sebagai  akseptor  elektron  yang berpengaruh dengan kesetabilan energi listrik dan besarnya energi listrik yang dihasilkan.

## KESIMPULAN
Kesimpulan pada penelitian MFC ini adalah sebagai berikut:
1. Pada  percobaan  MFC    kuat  arus  pada  limbah  pabrik  tahu  mengalami  kenaikan sebanyak 1,47% dari limbah perikanan, sedangkan untuk tegangan pada percobaan MFC  limbah  perikanan  mengalami  kenaikan  sebanyak  1,19%  dari  limbah  pabrik tahu.
2. Penambahan  glukosa  1:1  pada  masing  masing  substrat  juga  menambah  produksi energi  listrik  pada  percobaan  MFC  karena  glukosa  bahan  yang  mudah  dioksidasi oleh  mikroba  sehingga  metabolisme  mikroba  lebih  cepat  tumbuh  dan memperbanyak  populasi  mikroba,  sehingga  memperbesar Output energi  listrik pada sistem MFC.
3. Penambahan aerator pada sistem MFC memberikan peningkatan energi listrik dan menstabilkan  energi  listrik  yang  dihasilkan,  karena  memeberikan  pasokan tambahan oksigen pada katoda.

## DAFTAR PUSTAKA
Amari S, Vahdati M , Ebadi T. 2015, Investigation Into Effect Of Cathode Aeration On Output  Current  Characteristics  In  A  Tubular  Microbial  Fuel  Cell :  Islamic  Azad University (IAU) : Iran.
Ibrahim Bustami,  Suptijah Pipih, Agung Bagus Sukma. 2017, Pengaruh Jarak Elektroda Microbial  Fuel  Cell pada    Limbah  Cair  Pemindangan  Ikan  Terhadap  Elektrisitas dan Bahan Pencemaran : Institut Pertanian Bogor, Bogor.
Ieropoulus, I., J, Greenman. 2008. Microbial Fuel Cell Based On Carbon Veil Electrodes : Stack Configuration And Scalability. International Of Energy Research.
Januarita  Rizki,  Azizah  Azka,  Ulfa  Anis,  Syahidah  Hilma,  Samudro  Ganjar.  2015, Microbial  Fuel  Cell  Pengolah  Air  Limbah  Dan  Penghasil  Lisrik  (Alternatif  : Limbah  Isi  Rumen  Sapi  Dengan  Pengaruh  Variasi  COD  Dan  PH) :  Universitas Diponegoro, Semarang.
Kristin Ester. 2012, Produksi Listrik Melalui Microbial Fuel Cell Menggunakan Limbah Industri Tempe : Universitas Indonesia, Depok. Li  A.  2009, Escherichia  Coli  With  Piti  and  Flagella. http://  nanowerk.com  [10  maret 2019].
Liu  H.  2008, Microbial  Fuel  Cell  :  Novel  Anaerobic  Biotechnology  For  Energi Generation  From  Waste  Water. Anaerobic  Biotechnology  For  Bioenergy Production : Principle And Application. S. K. Khanal. Lowa, Blackwell Publishing :221-243.
Najafgholi Z, Rahimnejad M, Najafpour G. 2014, Effect Of Electrolyte Conductivity And Aeration  On  Performance  Of  Sediment  Microbial  Fuel  Cell :  University  Of Technology : Iran.
Purwono,  Hermawan,  Hadiyanto.  2015  Penggunaan  Teknologi  Reaktor Microbial  Fuel Cell (MFCs)  dalam  Pengolahan  Limah  Cair  Industri  Tahu  untuk  Menghasilkan Energi Listrik : Univesitas Diponegoro, Semarang.
Saepulloh,  Pramono  Kristaufan  Joko,  Wardana  Krisna  Adhitya,  Asthary  Prima  Besty. 2015 Biokonversi Bahan Organik pada Pengolahan Air Limbah Indrustri Pulp dan
Kertas Menjadi Energi Listrik Menggunakan Listrik Menggunakan Membrane-less Microbial Fuel Cell (ML-MFC): Balai Besar Pulp dan Kertas, Bandung.