## KINERJA MICROBIAL FUEL CELLS PADA PENGOLAHAN LIMBAH CAIR PEMINDANGAN DENGAN MEMBRAN SEPARATOR CAMPURAN POLIMER KITOSAN/PVA

## PERFORMANCE OF MICROBIAL FUEL CELLS IN SALTED BOILED FISH PROCESSING WASTE WATER USING CHITOSAN/PVA POLYMER MEMBRANE SEPARATOR
Bustami Ibrahim, Pipih Suptijah, dan Fajar Syahreza
Departemen Teknologi Hasil Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian  Bogor Kampus IPB Darmaga, Jalan Agatis, Bogor 16680 Jawa Barat, Indonesia
Email: bustamibr@yahoo.com
Makalah: Diterima 2 Desember 2016; Diperbaiki 20 Juli 2017; Disetujui 2 Agustus 2017

## ABSTRACT
Separator attched to MFC system can reduce the distance between cathode and anode and limit oxygen penetration  to  anode  chamber.  The  use  of  Chitosan/polyvinyl  alcohol  (PVA)  mixture  polymer  as  membrane separator  was  expected  to  have  ability  to  increase  electron  recovery  from  the  substrate.  The  objectives  of  this research  were  to  increase  the  standard  quality  of  wastewater  of  salted  boiled  fish  processing  and  to  increase bioelectricity generation, through the membrane separator adding to MFC system. Separator polymer was made by blending 2% chitosan and 5% PVA solution, in different ratio of chitosan (K) and PVA (P) at 2:3 (K 2 P 3 ), 1:1 (K 1 P 1 ),  3:2  (K 3 P 2 ),  and  without  separator.  The  study  was  carried  out  to  measure  electricity  generated  and  to analyse of BOD, COD and TAN of the wastewater.  The K 2 P 3 treatment showed the highest electricity generation with  average  voltage  of  0.50±0.06  V,  maximum  current  density  0,29  mA/cm 2 ,  and    maximum  power  density 15.40  mW/cm 2 .  The  reduction  of  COD  showed  insignificantly  different  among  treatments,  but  the  reduction  of BOD  and  TAN  values  showed  significantly  different.  The BOD  value  reduced  to56.54%  in  K 2 P 3 treatment  and the TAN value reduced to 92.73% in K 1 P 1 treatment.
Keywords : chitosan, microbial fuel cell, polyvinil alcohol, separator

## ABSTRAK
Separator pada sistem MFC dapat mengurangi jarak antara katode dan anode serta menghambat oksigen untuk masuk ke dalam ruang anode. Penggunaan polimer campuran kitosan/ polyvinil alcohol (PVA) diharapkan dapat  meningkatkan  perolehan  kembali  electron  dari  substrat.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  meningkatkan baku  mutu  limbah  cair  pengolahan  ikan  pindang  dan  produksi  listrik,  dengan  penambahan  membran  separator yang dibuat dari polimer campuran kitosan dan PVA. Polimer separator dibuat dengan mencampurkan 2% (b/v) kitosan dengan 5% (b/v) PVA dalam perbandingan kitosan (K) dan PVA (P) yang berbeda yaitu, 2:3 (K 2 P 3 ), 1:1 (K 1 P 1 ),  3:2  (K 3 P 2 ),  dan  tanpa  separator.  Pengujian  dilakukan  meliputi  pengukuran  elektrisitas  dananalisis parameter BOD, COD, dan TAN dari  limbah.  Nilai elektrisitas tertinggi diperoleh pada perlakuan K 2 P 3 dengan rata-rata tegangan  0,50±0,06 V, nilai rapat arus maksimum 0,29 mA/cm 2 , dan nilai rapat daya maksimum 15,40 mW/cm 2 .  Penurunan  nilai  COD  tidak  memberikan    hasil  yang  berbeda  nyata.  Penurunan  nilai  BOD  dan  TAN menunjukkan hasil yang berbeda nyata dengan persentase penurunan 56,54% pada perlakukan K 2 P 3 dan 92,73% pada perlakuan K 1 P 1 .
Kata kunci : air pemindangan,  kitosan, microbial fuel cell, polyvinil alcohol, separator

## PENDAHULUAN
Microbial Fuel Cell (MFC) adalah teknologi yang memanfaatkan bakteri untuk menghasilkan listrik dari material organik. Kelebihan dari MFC dalam pengolahan limbah yang lain  adalah  tidak  diperlukan  proses  aerasi  dan penggunaan  energi  listrik  (Logan,  2008).  Penelitian Ibrahim et  al. (2014a),  dan  Ibrahim et  al. (2014b) menunjukkan  bahwa  penggunaan  limbah  cair perikanan  sebagai  substrat  dapat  menghasilkan energi  listrik  dan  berkurangnya  beban  organik  dari limbah.
Tantangan terbesar dalam penerapan teknologi MFC adalah mengurangi biaya pembuatan
elektroda dan menambah perolehan kembali elektron dari substrat. Penigkatan perolehan kembali elektron dan kinerja MFC akan berdampak pada peningkatan energi  listrik  yang  dihasilkan  oleh  reaktor. Penggunaan  separator  antara  katoda  dan  anoda menjadi  bagian  yang  penting  dalam  desain  reaktor MFC sebab dapat meningkatkan kinerja dari MFC.
Separator  yang  ideal  menurut  Hou et  al. (2013) dapat menghambat transfer oksigen  terhadap substrat,  namun  dapat  membiarkan  proton  untuk masuk secara efisien dan dengan biaya yang murah. Polyvinyl Alkohol (PVA) sebagai membran separator MFC  dapat  menjadi  alternatif.  Kemampuan  yang dimiliki PVA menurut An et al. (2011) adalah untuk mengurangi  terjadinya fouling. Disamping  itu
Jurnal Teknologi Industri Pertanian 27 (3):235-241 (2017) ISSN: 0216-3160    EISSN: 2252-3901
Terakreditasi DIKTI No 32a/E/KPT/2017
Tersedia online http://journal.ipb.ac.id/index.php/jurnaltin Nomor DOI: 10.24961/j.tek.ind.pert.2017.27.3.235
penelitian Hoskins et al. (2014) menunjukkan bahwa penggunaan PVA sebagai separator dapat meningkatkan produksi daya yang dihasilkan sampai 444±8  mW/m 2 .  Kitosan  merupakan  polimer  yang banyak  digunakan  dalam  berbagai  bidang  salah satunya  dalam  aplikasi fuel  cell terutama  kaitannya dengan  elektrode  seperti  pada  penelitian  Ma et al. (2011)  yang  digunakan  sebagai binder dan separator  untuk  elektrode  dalam borohydride  fuel cell . Crosslinking merupakan  salah  satu  cara yang umum digunakan dalam memodifikasi kitosan. Modifikasi  polimer  kitosan  dan  PVA  secara crosslinking dan  digunakan  sebagai  separator  dapat menjadi solusi terhadap efisiensi pemanfaatan energi pada  MFC.  Yang  dan  Hsien  (2012)  menyatakan modifikasi  secara crosslinking membuat  polimer campuran  akan  memiliki  kelebihan  dari  PVA  dan juga kitosan.
Penelitian ini berkaitan dengan energi listrik statis  yang  dihasilkan  dan  pengolahan  limbah  pada MFC single-chamber air cathode dengan menggunakan  separator  elektrode  dari  polimer campuran  kitosan/PVA.  Penelitian  ini  bertujuan untuk  meningkatkan  baku  mutu  limbah  cair pengolahan  ikan  pindang  dan  produksi  listriknya, dengan  penambahan  membran  separator  yang terbuat  dari  polimer  campuran  kitosan  dan  PVA pada sistem MFC.

## BAHAN DAN METODE

## Bahan dan Alat
Limbah cair yang digunakan pada penelitian  ini  berasal  dari  limbah  cair  pemindangan ikan  PT.  Cindy  Grup  Parung,  Bogor.    Bahan-bahan kimia  yang  digunakan  yaitu  asam  asetat,  karbon aktif, stainless  mesh 50x50,  kabel  tembaga,  kitosan dengan  Derajat  Deasetilasi  (DD)>80%,  PVA,  asam sulfat,  K 2 Cr 2 O 7 0,25  N, Ferrous  ammonium  sulfate [Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 ]  0,2  N,  NaOH,  Asam  Borat (H 3 BO 3 ), Indikator bromchresol green , dan Indikator methyl red . Peralatan analisis yang digunakan adalah multimeter  (Sanwa,  YX360TRF)  untuk  mengukur elektrisitas MFC.

## Metode

## Desain MFC single-chamber
Desain  MFC  berbentuk  kubus single- chamber dengan air-chatode berdimensi  8  x  8  x  8 cm 3 dengan volume 512 mL. Anode yang digunakan adalah  pelat  karbon  aktif  dengan binder kitosan  4% dengan  kabel  tembaga  ditautkan  yang  berfungsi sebagai penerima arus. Pembuatan katode dilakukan menurut  Yang et  al. (2014)  dengan  kitosan  sebagai bahan  pengikat  untuk  katode.  Skema  sistem  MFC yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  disajikan seperti pada Gambar 1.
Gambar  1.    Skema  sistem  MFC single  chamber dengan separator

## Pembuatan Bahan Pengikat
Pembuatan  larutan  untuk  bahan  pengikat dilakukan  dengan  larutan  kitosan  4%.  Larutan diaduk  hingga  homogen.  Larutan  yang  telah homogen  didiamkan  dengan  kondisi  suhu  ruang selama 12 jam untuk degassing .

## Pembuatan Katode dan Anode
Kerangka dalam pembuatan katode menggunakan stainless  mesh 50  x  50  dipotong berbentuk persegi panjang dengan luas 16 cm 2 (4 cm x 4 cm). Stainless mesh kemudian dioleskan dengan campuran  karbonaktif  dengan  larutan binder secara merata pada salah satu sisinya, setelah rata kemudian direndam  kedalam  aquades,  bagian  yang  diolesi karbonaktif direndam menghadap ke bawah. Katode yang  telah  direndam,  dikeringkan  didalam  ruang asam  selama  8  jam.  Penelitian  ini  menggunakan model  SEA  ( Separator  Electrode  Assembly) katode dilapisi  dengan  separator  polimer  PVA-kitosan. Penempatan anode  menempel pada bagian separator katode.

## Pembuatan Polimer Separator
Polimer  separator  dibuat  menggunakan metode Yang et al. (2004) dan Pieróg et al. (2009). Larutan  kitosan  yang  digunakan  berkonsentrasi  2% dengan  melarutkan  kitosan  dengan  pelarut  asam asetat, dibiarkan selama satu hari untuk menghilangkan  gelembung  yang  terdapat  dalam larutan.  Larutan  PVA  5%  dibuat  dengan  pelarut aquades pada suhu 80 o C selama 1 jam. Perbandingan campuran antara larutan kitosan dengan larutan PVA sebagai  berikut,  2:3,  1:1,  dan  3:2,  kemudian  diaduk menggunakan magnetic  stirrer selama  12  jam. Campuran  larutan  yang  telah  diaduk  didiamkan sampai  seluruh  buih  hilang.  Campuran  polimer dituang kedalam cetakan dan dikeringkan pada suhu ruang selama 48 jam. Campuran polimer yang sudah mengering  dilepaskan  dari  cetakan,  kemudian dipotong  seukuran  dengan  elektrode.  Film  polimer campuran  kemudian  direndam  kedalam  NaOH  2  M selama  10  menit.  Film  dibilas  dengan  aquades kemudian  dikeringkan.  Film  yang  telah  mengering direndam kedalam larutan asam sulfat 0,5 M selama
1  jam,  kemudian  dibilas  dengan  aquades  dan disimpan dalam kondisi terendam dalam aquades.

## Analisis Elektrisitas
Analisis  pendahuluan  dilakukan  dengan mengukur  nilai  hambatan  dan  konduktivitas  pada katoda  sebelum  dan  sesudah  pelapisan  separator pada  tiap  perlakuan.  Tegangan  yang  melewati resistor  direkam  setiap  1  jam.  Elektrisitas  direkam seperti  pada  penelitian  Watson et  al. (2011)  pada tiap  hambatan  yang  diberikan.  Rumus  perhitungan elektrisitas mengikuti Logan et al. (2006), kerapatan arus  (densitas  arus)  dihitung  berdasarkan  I  =  E/R, dan  dibagi  luas  permukaan  anode  (cm 2 ),  dimana  I adalah arus (A), E adalah tegangan yang terukur (V), dan  R  adalah  hambatan  luar  (Ω),  rapat  daya  P  (W) dihitung  berdasarkan  P  =  I  E,  dan  dibagi  luas permukaan anoda.

## Analisis Limbah
Pengujian limbah dilakukan dengan mengukur  limbah  sebelum  dan  sesudah  proses operasi  MFC.  Analisis  yang  dilakukan  diantaranya, pengukuran Chemical  Oxygen  Demand (COD), Biological  Oxygen  Demand (BOD),  dan  Total Amoniak  Nitrogen  (TAN)  dihitung  berdasarkan metodeAPHA (1999).

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Elektrisitas MFC
Pengukuran  tegangan yang  dilakukan selama 36 jam menunjukan perlakuan K 2 P 3 memiliki nilai  rata-rata  tegangan  tertinggi  diantara  semua perlakuan  sebesar  0,50±0,06  V.  Perlakuan  lain mengalami  penurunan  dilihat  dari  rata-rata  nilai tegangan yang dihasilkan mulai dari K 1 P 1 , K 3 P 2 , dan NS,  secara  berurut  memiliki  nilai  tegangan  0,46± 0,04 V, 0,37 ± 0,05 V, dan 0,31 ± 0,05 V. Hasil ini lebih  besar  dibandingkan  reaktor  MFC  model
Spaced  Electrode (SPA)  Ibrahim et  al. (2014a) dengan  nilai  rata-rata  tegangan  tertinggi  pada perlakuan  dua  elektrode  sebesar  0,213  V.  Hasil pengamatan  tegangan  selama  36  jam  dapat  dilihat pada Gambar 2.
Perlakuan  menunjukkan  nilai  fluktuatif pada  setiap  jam,  namun  dilihat  dari  jam  ke-1  pada perlakuan  K 2 P 3 menunjukan  nilai  tegangan  sebesar 0,54  V  diikuti  perlakuan  lainnya  berurut  0,38  V, 0,33  V,  dan  0,26  V.  Kenaikan  terjadi  pada  jam-jam awal,  kemudian  mengalami  sedikit  penurunan,  pada tiap perlakuan dengan jam yang berbeda. Riyanto et al. (2012)  mengatakan  nilai  tegangan  yang  terjadi pada jam awal disebabkan oleh elektron yang sudah terdapat  pada  substrat  sebelumnya  kenaikan  yang terjadi  berikutnya  disebabkan  oleh  aktivitas  bakteri yang mulai memecah substrat.
Perlakuan  K 2 P 3 memiliki  nilai  tegangan tertinggi,  diikuti  oleh  K 1 P 1 ,  K 3 P 2 ,  dan  NS  memiliki nilai  terendah.  Rata-rata  tegangan  yang  dihasilkan pada  setiap  perlakuan  K 2 P 3 ,  K 1 P 1 ,  K 3 P 2 ,  dan  NS secara berurut adalah 0,50 V, 0,46 V, 0,37 V, dan 0, 31  V.  Hal  ini  menunjukkan  penggunaan  separator dapat  meningkatkan  tegangan  yang  dihasilkan  pada MFC. Perbedaan tegangan yang dihasilkan pada tiap perlakuan  menunjukkan  perbandingan  kitosan  dan PVA mempengaruhi tegangan yang dihasilkan.
Kitosan  memiliki  dua  grup  fungsional dalam  senyawanya  yaitu  grup  amina  dan  hidroksil. Dalam  air  grup  amina  akan  terprotonisasi  oleh proton  yang  berasal  dari  anode.    Kemudian  proton diteruskan ke katode yang menyebabkan peningkatan  konduktivitas  ion.    Menurut  Hoskin (2014),  air  tawar  memiliki  konduktivitas  ion  yang rendah  sehingga  separator  kitosan/PVA  sangat membantu  meningkatkan  konduktivitas,  terbukti pada  penelitian  yang  tidak  menggunakan  separator (NS)  menghasilkan  tegangan  listrik  yang  paling rendah.
Gambar 2. Nilai Tegangan pada tiap jam pengamatan ( ) K 2 P 3 , ( ) K 1 P 1 , ( ) K 3 P 2 , ( ) non separator -0.10 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 22 24 26 28 30 32 34 36 T eg an g an ( V) Jam Ke-
Perbedaan perbandingan kitosan/PVA menunjukkan adanya perbedaan antara tegangan dan arus  yang  dihasilkan  selama  pengamatan.  Perlakuan K 2 P 3 memiliki  nilai  tegangan  dan  kerapatan  arus maksimum  sebesar  0,29  mA/cm 2 dan  menghasilkan tegangan  sebesar  0,55  V.  Perlakuan  K 1 P 1 memiliki rapat  arus  maksimum  sebesar  0,26  mA/cm 2 dan menghasilkan  tegangan  sebesar  0,47  V,  rapat  arus pada  perlakuan  ini  lebih  kecil  dibandingkan  dengan pada perlakuan K 2 P 3 . Nilai rapat arus dari perlakuan K 3 P 2 sebesar  0,03  mA/cm 2 dan  menghasilkan tegangan  0,46  V.  Perlakuan  NS  menunjukkan  rapat arus sebesar 0,02 mA/cm 2 dengan tegangan sebesar 0,32  V.  Grafik  hubungan  tegangan  dan  rapat  arus dapat dilihat pada Gambar 3.
Perlakuan  K 2 P 3 memiliki  tingkat  nilai tegangan  dan  rapat  arus  tertinggi.  Perlakuan  K 1 P 1 mengalami  sedikit  penurunan  seiring  pertambahan rapat  arus  yang  dihasilkan.  Kenaikan  terjadi  pada perlakuan K 3 P 2 secara signifikan seiring bertambahnya rapat arus yang dihasilkan, sementara perlakuan  non  separator  memiliki  tegangan  yang relatif  konstan  yaitu  berada  pada  kisaran  0,3  V dengan  seiring  pertambahan  rapat  arus  yang dihasilkan.  Peningkatan  hambatan  pada  MFC  dapat
disebabkan  oleh  pembentukan biofilm pada  katode. Wei et  al. (2013)  menyatakan  kinerja  pada  MFC dapat  menurun  akibat  keberadaan biofilm yang menjadi biofouling pada katoda sehingga meningkatkan hambatan dalam pada MFC.
Arus  yang  dihasilkan  dari  MFC,  pada  tiap perlakuan menunjukkan secara keseluruhan mengalami  peningkatan  rapat  daya.  Peningkatan yang  dihasilkan  oleh  tiap  perlakuan  berbeda-beda. Grafik hubungan rapat daya dengan rapat arus dapat dilihat pada Gambar 4.
Nilai  rapat  daya  perlakuan  K 2 P 3 memiliki kenaikan  tertinggi  dengan  nilai  maksimal  yaitu, 16,12mW/cm 2 diikuti  dengan  perlakukan  K 1 P 1 sebesar 12,86mW/cm 2 , K 3 P 2 sebesar 10,77 mW/cm 2 , dan  perlakuan  NS  sebesar  8,33  mW/cm 2 .  Seiring rapat  arus  yang  meningkat,  rapat  daya  yang dihasilkan  akan  semakin  meningkat.  Perbedaan  ini disebabkan  beberapa  hal  yaitu,  bahan  katode  dan anode, keberadaan separator, dan perbedaan substrat. Penggunaan  separator  kitosan/PVA  lebih  bersifat membran  penukar  kation  dapat  meningkatkan  daya yang dihasilkan, akan tetapi menghambat penghantaran anion dari katode ke anode.
Gambar 3. Kurva hubungan tegangan dengan rapat arus ( ) K 2 P 3 , ( ) K 1 P 1 , ( ) K 3 P 2 , ( ) NS
Gambar 4. Kurva hubungan rapat daya dengan rapat arus ( ) K 2 P 3 , ( ) K 1 P 1 , ( ) K 3 P 2 , ( ) NS
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035
T eg an g an V Rapat Arus mA/cm2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025
0.03 0.035
R ap at Day a m W /cm 2
Hal  ini  menurut  Ahn et  al. (2014)  dapat menurunkan  masuknya  oksigen  dari  luar  ke  dalam ruang anoda, yang akan berdampak pada menurunnya  aktivitas  mikroba  aerobik  dalam mendegradasi bahan organik  dalam limbah. Chen et al. (2013),  penggunaan  separator  terutama  dengan PVA  selain  dapat  menghambat  masuknya  oksigen dari  luar,  juga  dapat  menghambat  penumpukan biofilm pada  katode.  Peningkatan  hambatan  karena biofilm  pada  MFC  dapat  menurunkan  nilai  daya yang dihasilkan.

## Karakteristik Limbah Cair Pengolahan Pindang
Karakteristik  limbah  cair  merupakan  hal yang penting untuk diketahui pada tahap awal proses pengolahan  limbah  cair.  Limbah  cair  pemindangan memiliki beban organik yang lebih tinggi dibandingkan dengan karakteristik limbah pengalengan,  kecuali  pada  nilai  TAN  yang  jauh lebih rendah dibandingkan dengan limbah pengalengan.
Hasil  karakteristik  limbah  ini  jauh  lebih kecil  dibandingkan  dengan  data  pada  penelitian Riaño et  al. (2011)  terutama  pada  ketiga  parameter. Nilai  COD  dan  BOD  yang  tinggi  pada  limbah  cair pemindangan merupakan salah satu karakteristik dari limbah  cair  perikanan,  Chowdhury et  al. (2010) mengatakan  sebagian  besar  beban  organik  dari limbah  perikanan  adalah  berasal  dari  lemak  dan protein,  dan  penambahan  bahan-bahan  lain  selama proses pengolahan.

## Kondisi  Limbah  Setelah  Proses  Pengolahan dengan MFC
Limbah cair pengolahan pemindangan yang dijadikan substrat untuk MFC, menunjukkan adanya penurunan  pada  beban  organik  yang  terdapat didalam  limbah.  Penurunan  yang  terjadi  berbeda pada tiap perlakuan. Hasil analisis COD dapat dilihat pada Gambar 5.
Nilai COD terendah terdapat pada perlakuan  K 3 P 2 sebesar  1024±57,69  m/L  atau  laju penurunan  sebesar  8,13%.  nilai  COD  terbesar terdapat  pada  perlakuan  K 1 P 1 dengan  nilai  COD menjadi  1008  ±  57,69  mg/L  atau  dengan  laju penurunan  sebesar  9,56%.  Analisis  ANOVA menunjukkan  bahwa  perbedaan  nilai  COD  tidak
memberikan perbedaan yang berbeda nyata terhadap perlakuan perbandingan komposisi membran separator. Penurunan COD antar perlakuan menunjukkan tidak adanya perbedaan yang signifikan.  Menurut  Ibrahim et  al. (2014a) penurunan  nilai  COD  yang  tidak  signifikan disebabkan waktu operasi MFC yang relatif singkat. Waktu  operasi  MFC  selama  36  jam  diduga  belum cukup  untuk  mengolah  limbah  yang  terdapat  dalam substrat.
Gambar  5.  Diagram  Penurunan  nilai  COD  ( ) sebelum, ( ) K 2 P 3 , ( ) K 1 P 1 , ( ) K 3 P 2 , ( ) NS
Nilai  BOD  menunjukkan  penurunan  secara signifikan dan menunjukkan adanya perbedaan yang nyata  antar  tiap  perlakuan.  Penurunan  nilai  BOD tertinggi  terdapat  pada  perlakuan  K 2 P 3 sebesar 45,33±1,53  mg/L  atau  56,54%  dan  terendah  pada perlakuan  K 1 P 1 sebesar  91,33±3,06  mg/L  atau 12,46%. Diagram penurunan hasil BOD dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar  6.  Diagram  Penurunan  nilai  BOD  ( ) sebelum, ( ) K 2 P 3 , ( ) K 1 P 1 , ( ) K 3 P 2 , ( ) NS

## Tabel 1. Karakterisasi limbah cair pemindangan
Parameter Satuan Limbah cair pemindangan Limbah pengalengan* COD mg/L 1114,67± 186,82 571 BOD mg/L 104,33± 1,53 184 TAN mg/L 0,83± 0,016 111 *Ibrahim et al . (2007) 1114,67 1013,33 1008 1024 1018,67 0 500 1000 1500 COD C OD m g /L 104,33 45,33 91,33 51,67 55,33 0 50 100 150 BOD BOD m g /L
Nilai BOD mengalami penurunan disebabkan  oleh  tingginya  nilai  elektrisitas  yang dihasilkan oleh MFC terutama pada perlakuan K 2 P 3 . Penelitian  Greenman et  al. (2009)  menunjukkan bahwa  penggunaan  teknologi  MFC  memiliki kemampuan  yang  sebanding  dalam  menurunkan nilai  BOD 5 dengan  dibandingkan  oleh  teknologi filter  aerasi  pada  kontrol  kondisi  yang  sama,  dan terdapat  hubungan  yang  linear  antara  elektrisitas yang dihasilkan dengan konsentrasi nilai BOD 5 yang terdapat  pada  substrat.    Maharaj  dan  Parneet  (2015) menyatakan  korelasi  linier  antara  nilai  material organik,  yaitu  BOD  dengan  energi  listrik  yang dihasilkan  disebabkan  bakteri  yang  menempel  pada permukaan  anode,  mendegradasi  material  organik dalam  kondisi  anaerobik.  Hal  ini  menyebabkan terbentuknya  reaksi  degradasi,  karbon  dioksida, proton, dan elektron.
Hasil  total  amoniak  nitrogen  pada  substrat setelah  operasi  MFC  menunjukan  penurunan  pada setiap  perlakuan.  Analisis  ANOVA  menunjukkan bahwa  terdapat  penurunan  yang  berbeda  nyata terhadap  nilai  TAN  dengan  perbedaan  membran separator.  Diagram  penurunan  nilai  TAN  dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar  7.  Diagram  Penurunan  nilai  TAN  ( ) sebelum, ( ) K 2 P 3 , ( ) K 1 P 1 , ( ) K 3 P 2 , ( ) NS
Gambar 7 menunjukkan penurunan tertinggi  terdapat  pada  perlakuan  K 1 P 1 dengan  nilai TAN  setelah  operasi  sebesar  0,06±0,051mg/L  atau dengan  penurunan  sebesar  92,73%  dan  terendah pada  perlakuan  K 2 P 3 sebesar  0,17±0,01  mg/L  atau 79,03%.  Hasil  ini  lebih  kecil  dibandingkan  dengan Yan et  al. (2012)  dengan  pengkayaan biofilm nitrifikasi,  yang  menghasilkan  nilai  penurunan  total nitrogen  sebesar  96%  namun  memiliki  hasil  rapat daya  yang  lebih  rendah  sebesar  900±25  mW/m 2 dibandingkan dengan hasil pada penelitian ini. Wolf et  al. (2007)  mengatakan  penurunan  TAN  pada proses pengolahan limbah cair perikanan disebabkan volatilisasi dan asimilasi ammonia.

## KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Komposisi  membran  separator  dari  bahan campuran kitosan/PVA memberikan pengaruh
terhadap elektrisitas MFC. Perlakuan K 2 P 3 memiliki kenaikan  nilai  rapat  arus,  tegangan,  dan  rapat  daya tertinggi. Perbedaan perlakuan memberikan pengaruh  pada  nilai  BOD  dan  TAN,  akan  tetapi tidak  mempengaruhi  nilai  COD.  Perlakuan  K 2 P 3 menghasilkan  nilai  BOD  sebesar  45,33±1,53  mg/L dan perlakuan K 1 P 1 menghasilkan nilai TAN sebesar 0,06±0,051 mg/L.

## Saran
Penelitian  selanjutnya  diperlukan  adanya pengamatan  dalam  jangka  waktu  yang  lama  ( long- term )  dan  secara  kontinu  untuk  dapat  melihat perbedaan  laju  penurunan  beban  organik.  Penelitian selanjutnya  diharapkan  dapat  mengamati  MFC dengan  proses  jangka  panjang  dan  menguji penurunan  beban  organik  setiap  interval  waktu, untuk  dapat  menunjukan  laju  penurunan  antar perlakuan dengan lebih jelas.

## DAFTAR PUSTAKA

## [APHA]American  Public  Health  Association.  1999.
Standar  Methods  for  the  Examination  of Water  and  Wastewater  20 th ed .  New  York (US): American Public Health Association.
Ahn  Y,  Marta  CH,  Fang  Z,  Bruce  EL.  2014.
Different electrode configurations to optimize  performance  of  multi-electrode microbial fuel cells for generating power or treating  domestic  wastewater. Journal  of Power source . 249 : 440-445.
An  Q,  Feng  L,  Yanli  J,  Huanlin  C.  2011.  Influence of  polyvinyl  alcohol  on  the  surface morphology,  separation  and  anti-fouling performance  of  the  composite  polyamide nanofiltration membranes. Journal of Membranes Science. 367 : 158-165.
Chen G, Fang Z, Bruce EL, Michael AH. 2013. Poly (vinyl  alcohol)  separators  improve  the coulumbic  efficiency  of  activated  carbon chatodes in microbial fuel cells .
Electrochemistry  Communications .  34  :
150-152.
Chowdhury  P,  Viraraghavan  T,  dan  Srinivasan  A.
2010.  Biological  treatment  process  for  fish processing wastewater—A review. Bioresource Technology . 101 : 439-449. Greenman J, Antonio G, Lorenzo G, Ioannis I. 2009. Electricity  from  landfill  leachate  using microbial  fuel  cells  :  Comparison  with biological  aerated  filter. Enzyme  and Microbial Technology. 44 : 112-119.
Hoskins  DL,  Xiaoyuan  Z,  Michael  AH,  Bruce  EL.
2014. Spray-on polyvinyl alcohol separators  an  impact  on  power  production in  air-cathode  microbial  fuel  cells  with different
solution
conductivities.
Bioresource Technology . 172 : 156-161.
0,83 0,17 0,06 0,14 0,10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 TAN T A N m g /L
Hou  Y,  Kaiming  L,  Haiping  L,  Guangli  L,  Renduo Z,  Bangyu  Q,  Shanshan  C.  2013.  Using crosslinked  polyvinyl  alcohol  polymer membrane  as  a  separator  in  the  microbial fuel  cell. Frontiers  Environmental  Science
Engineering. 8 (1) : 137-143.
Ibrahim  B.  2007.  Studi  penyisihan  nitrogen  air limbah  agroindustri  hasil  perikanan  secara biologis  dengan  model  dinamik activated sludge  model (  ASM)  1  [Disertasi].  Bogor (ID)  :  Sekolah  Pasca  Sarjana  Institut Pertanian Bogor.
Ibrahim  B,  Ella  S,  dan  Rico  A.  2014a.  Pembangkit biolistrik dari limbah cair industri perikanan menggunakan  microbial  fuel  cell  dengan jumlah  elektroda  yang  berbeda. Dinamika Maritim . IV (1) : 1-9.
Ibrahim  B,  Pipih  S,  dan  Syeila  R.  2014b.  Kinerja rangkaian  seri  sistem  microbial  fuel  cell sebagai penghasil biolistrik dari limbah cair perikanan. JPHPI. 17(1) : 71-79.
Logan  BE.  2008. Microbial Fuel  Cells .  New  Jersey (US): Wiley.
Logan BE, Bert H, Rene R, Uwe S, Jurg K, Stefano F,  Peter  A,  Willy  V,  Kornel  R.  2006. Microbial  fuel  cell  :  methodology  and technology. Environment Science Technology . (40) 17 : 5181-5192.
Ma J, Nurul AC, Yogeshwar  S, Rudolph GB. 2011. A  high  performance  direct    borohydride fuel  cell  employing  cross-linked  chitosan membrane. Journal of Power Sources . 196 : 8257-8264.
Maharaj  KT  dan  Parneet  P.  2015.  Performance  of pilot-scale  microbial  fuel  cells  treating wastewater  with  associated  bioenergy production  in  the  Carribean  context.
International Journal Energy Environmental Engginering. 6 : 213-220.
Pieróg  M,  Gierszewska-Drużyńska  M,  Ostrowska- Czubenko J. 2009. Effect ofionic crosslinking  agents  on  swelling  behaviour of  chitosan  hydrogelmembranes. Progress on Chemistry and Application of Chitin and Its .14:75-82.
Riaño  B,  Molinuevo  B,  Garcia-gozales  M.C.  2011. Treatment  of  fish  processing  wastewater with microalga-containing microbiota. Bioresource  Technology .  102  :  10829- 10833.
Riyanto  B,  Akhiruddin  M,  dan  Yayan  F.  2012. Degradasi  bahan  organik  dan  pemanfaatan arus  listrik  pada  sedimen  tambak  udang tradisional  melalui  microbial  fuel  cell .
JPHPI . 15 (3) : 183-192.
Watson  VJ,  Tomonori  S,  Michael  AH,  Bruce  EL.
2011.  Polymer  coating  as  separator  layers for  microbial  fuel  cell  cathodes. Journal  of Power Sources . 196 : 3009-3014.
Wei  B,  Justin  CT,  Fang  Z,  Younggy  K,  Bruce  EL.
2013. Electrochemical analysis of separators  used  in  single-chamber,  air cathode  microbial  fuel  cells. Electrochimia Acta . 89 : 45-51.
Wolf G, Cristian P, Van Loosdrect M. 2007. Kinetic modelling  of  phototrophic  biofilms  :  the PHOBIA model . Biotechnology and Bioengineering . 97 (5) : 1064-1079.
Yan  H,  Tomonori  S,  dan  John  MR.  2012.  Nitrogen removal  in  single-chamber  microbial  fuel cell  with  nitrifying  biofilm  enriched  at  the air  cathode. Water  Research .  46  :  2215- 2224.
Yang  JM,  Su  WY,  Leu  TL,  Yang  MC.  2004.
Evaluation
of chitosan/ PVA blendedhydrogel  membranes. Journal  of
Membrane Science . 236:39-51.
Yang  Ming  J  dan  Hsien  Chih  C.  2012.  Preparation and characterization of polyvinyl alcohol/chitosan  blended  membrane  for alkaline direct methanol fuel cells. Jornal of Membrane Science . 419-420 : 65-71.
Yang  W,  Weihua  H,  Fang  Z,  Michael  AH,  Bruce EL.  2014.  Single-step  fabrication  using  a phase  inversion  method  of  poly  (vinyl fluoride)  (PVDF)  activated  carbon  air cathodes for microbial fuel cells. Environment  Science  Technology  Letter. I (10) : 416-420.