Abstrak—  Pencemaran  logam  berat  Kadmium  (Cd)  di  perairan dapat  mengganggu  kestabilan  ekosistem  di  perairan  karena logam  sukar  untuk  didegradasi.  Pencemaran  logam  berat  secara tidak  langsung  dapat  terakumulasi  melalui  rantai  makanan. Cholorella  sp.  adalah  mikroalga  yang  dapat  digunakan  sebagai agensia  bioremediasi  yang  baik  dan  tidak  banyak  memiliki  efek samping  yang  dapat  merugikan  lingkungan.  Penelitian  ini bertujuan  untuk  mengetahui  daya  resistensi  Chlorella  sp. terhadap logam Cd 2+ . Penelitian ini menggunakan metode  kultur Chlorella  sp.  Uji  resistensi  menggunakan  konsentrasi  5  mg/L,  10 mg/L,  15  mg/L,  25  mg/L,  dan  50  mg/L  dimasukkan  ke  dalam bioreaktor  yang  berisi  Chlorella  sp.  dan  diamati  dibawah mikroskop  tiap jam selama  5 jam. Pengamatan sel hidup  dengan menggunakan haemacytometer. Sel  Chlorella sp. mampu resisten sampai dengan konsentrasi 15 mg/L.

## Kata Kunci— Chlorella sp., daya resistensi, kadmium

## I. PENDAHULUAN
ENCEMARAN  logam  berat  Kadmium  (Cd)  di  perairan dapat mengganggu kestabilan ekosistem di perairan karena logam  sukar  untuk  didegradasi)  [1].  Logam  Cd  sangat beracun  dan  berbahaya  bagi  siklus  hidup  beberapa  organisme [2].  Logam  berat  merupakan  salah  satu  ancaman  yang  serius bagi  organisme  di  perairan  karena  dapat  terakumulasi  pada biota  dan  lingkungan  sekitarnya  [3].  Pencemaran  logam  berat secara  tidak  langsung  dapat  terakumulasi  melalui  rantai makanan karena sifat logam berat yang tidak dapat didegradasi [4].
Pengolahan  limbah  industri  untuk  menghilangkan  atau mereduksi  konsentrasi  logam  berat  dapat  dilakukan  secara fisika kimia yang membutuhkan biaya mahal. Alternatif untuk menghilangkan  logam  berat  dari  lingkungan  tercemar  dapat digunakan  suatu  agen  bioremediasi,  salah  satunya  dengan menggunakan  mikroalga  [1].  Penggunaan  mikroalga  sebagai bioremoval  seperti  Chlorella  dan  Spirogyra  dapat  digunakan sebagai agen bioremediasi karena mudah dibudidayakan, tidak membutuhkan  biaya  mahal,  lebih  ramah  lingkungan,  lebih efektif,  dan  berpotensi  sebagai  material  biosorben  [5]. Bioakumulasi  dan  biosorpsi  logam  berat  dengan  mikroalga inaktif  (mati)  maupun  hidup  telah  digunakan  di  bidang bioremediasi [2]. Mikroalga Chlorella mampu menghilangkan logam  berat  sampai  98,7%  selama  12  jam  dipapar  logam  [6]. Mikroalga  inaktif mampu menyerap logam Cd sampai dengan 6,04 mg/g [4].
Chlorella  dapat  digunakan  sebagai  agensia  bioremediasi yang baik dan tidak banyak memiliki efek samping yang dapat merugikan  lingkungan.  Penanganan  logam  berat  dengan mikroorganisme  atau  mikrobia  menjadi  alternatif  yang  dapat dilakukan  untuk  mengurangi  toksisitas  logam  berat  di lingkungan  perairan.  Metode  biosorben  dengan  Chlorella inaktif sangat menarik untuk diteliti dan dikembangkan.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  untuk  mengetahui  daya resistensi Chlorella sp. terhadap logam Cd 2+ , mengetahui daya biosorpsi  sel  Chlorella  sp.  inaktif  terhadap  logam  Cd 2+ , mengetahui  efisiensi  biosorpsi  sel  Chlorella  sp.  inaktif terhadap  logam  Cd 2+ .  Manfaat  dari  penelitian  ini  adalah mendapatkan  nilai  biosorben  logam  Cd 2+ dari  mikroalga Chlorella  sp.  inaktif  sebagai  agensia  bioremediasi  lingkungan yang  tercemar  logam  berat  Cd,  dan  dapat  digunakan  sebagai alternatif biosorben instan pada instalasi pengolah limbah cair yang mengandung Cd.

## II. METODOLOGI

## A. Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian  berlangsung  dari  bulan  Desember  2013  - Maret  2014  di  Laboratorium  Mikrobiologi  dan  Bioteknologi, jurusan  Biologi,  FMIPA  ITS.  Analisis  logam  kadmium dilakukan  di  Laboratorium  Balai  Penelitian  dan  Konsultasi Industri Surabaya.

## B. Sterilisasi Alat dan Pembuatan Media
Sterilisasi  alat  gelas  dilakukan  dengan  menggunakan autoklaf, sedangkan alat non gelas  dicuci dengan air mengalir dan  direndam  dengan  kaporit.  Media  yang  digunakan  yaitu media  air  tawar,  pupuk  aqua  walne  dan,  vitamin,  dan  larutan logam CdCl 2 yang digunakan untuk perlakuan. Media air tawar disaring  dengan  menggunakan  filter  bag  dan  kertas  saring whatman kemudian dipanaskan. Komposisi pupuk aqua walne antara  lain  yaitu  NaNO 3, Na 2 EDTA,  H 3 BO 3, NaH 2 PO 4, FeCl 2, MnCl 2 yang  dilarutkan  dalam  1  liter  aquades.  Vitamin  yang digunakan  yaitu  vitamin  B 1 dan  B 12 . Pembuatan  stok  logam CdCl 2 dengan  melarutkan  sebanyak  500  mg  CdCl 2 kedalam 500 mL aquades.

## C. Kurva Pertumbuhan Chlorella sp.
Kurva  pertumbuhan  diamati  dengan  cara  mengukur kepadatan  sel  dengan  optical  density  (OD)  menggunakan

## Potensi Sel Chlorella sp. Inaktif sebagai Biosorben Logam Berat Cd
2+
Laily Hanifa dan Enny Zulaika Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail: enny@bio.its.ac.id
P
spektrofotometer  dengan  panjang  gelombang  600  nm. Pengukuran  dilakukan  setiap  2  jam  dari  jam  ke 0 sampai jam ke  24  berikutnya.  Umur  inokulum  ditentukan  pada  awal  fase eksponensial

## D. Uji Resistensi Chlorella sp.
Uji  resistensi  Chlorella  sp.  dilakukan  pada  wadah  kaca volume  ±  250  ml,  inokulum  didapatkan  dari  awal  fase pertumbuhan.  Digunakan  konsentrasi  5  mg/L,  10  mg/L,  15 mg/L,  25  mg/L,  dan  50  mg/L  untuk  perlakuan  uji  resistensi. Pemaparan  dilakukan  selama  5  jam  dan  diamati  tiap  satu jam sekali. Pengamatan sel hidup menggunakan haemacytometer.

## III. HASIL DAN DISKUSI

## A. Kurva Pertumbuhan Chlorella sp.
Fase  exponensial  pada  kurva  pertumbuhan  Chlorella  sp. dimulai jam ke 4 dan berakhir pada jam ke 14. Umur inokulum ditentukan  pada awal fase exponensial yaitu jam ke- 9 setelah kultur,  sebab  pada  fase  ini  sel  Chlorella  sp.  menunjukkan pertumbuhan  sel  yang  cukup  tinggi  ditandai  dengan  kenaikan nilai  absorbansi  yang  tinggi,  seperti  pada  Gambar  1.  Fase eksponensial  ditandai  dengan  adanya  penambahan  jumlah  sel yang cepat dan nilai OD terukur cukup tinggi.
Kultur  mikroalga  akan  mengalami  pertumbuhan  secara cepat  saat  fase  eksponensial,  ditandai  dengan  penambahan jumlah sel yang sangat cepat melalui pembelahan sel alga dan apabila  dihitung  secara  matematis  membentuk  fungsi logaritmik.  Struktur  sel  normal,  secara  nutrisi  terjadi keseimbangan  antara  nutrien  dalam  media  dan  kandungan nutrien  dalam  sel.  Setelah  melewati  fase  exponensial, Chlorella  sp.  akan  mengalami  fase  stasioner  dan  dilanjutkan dengan fase kematian [7].
Gambar. 1. Kurva pertumbuhan Chlorella sp.

## B. Uji Resistensi Chlorella sp.
Uji resistensi dilakukan untuk mencari range finding test yang akan digunakan sebagai konsentrasi maksimal yang dapat ditolerir  oleh  Chlorella  sp.  Perhitungan  %  resistensi  sel Chlorella  sp.  terhadap  CdCl 2 dengan  membandingkan  jumlah sel  hidup  dengan  jumlah  sel  total.  Perhitungan  jumlah  sel dihitung menggunakan Haemacytometer. Berdasarkan penelitian  [8],  Chlorella  sp.  mampu  resisten  terhadap  logam CdCl 2 sampai dengan 10 mg/L. Setelah dilakukan uji resistensi terhadap  CdCl 2 sampai  konsentrasi  50  mg/L,  Chlorella  sp. yang  mempunyai  resistensi  >  50%  hanya  sampai  pada
konsentrasi  15  mg/L  (Gambar  2).  Persentase  sel  hidup  di bawah  50%  dianggap  kurang  resisten  terhadap  logam  [9]. Persentase  Chlorella  sp.  yang  mampu  hidup  lebih  dari  64% setelah  pemaparan  CdCl 2 selama  5  jam  hanya  sampai  dengan konsetrasi  CdCl 2 15  mg/L.  Sedangkan pada pemaparan CdCl 2 konsentrasi 25 mg/L dan 50 mg/L setelah 5 jam, sel Chlorella sp.  yang  mampu  bertahan  hidup  kurang  dari  50%.  Hal  ini menunjukan bahwa sel Chlorella sp. hanya mampu beradaptasi atau resisten terhadap logam CdCl 2 pada konsentasi maksimal 15 mg/L.
Gambar. 2. Grafik uji resistensi Chlorella sp. terhadap CdCl 2
Pada  pengamatan  di  bawah  mikroskop,  sel  Chlorella  sp. yang  hidup  berbentuk  bulat,  utuh,  dan  berwarna  hijau sedangkan  sel yang mati  nampak gelap,  pucat atau  jernih. Sel Chlorella sp. hidup berwarna hijau terang dan sel mati terlihat pucat atau lisis [10].
Pada  jam  ke  0  (nol),  semua  perlakuan  konsentrasi  CdCl 2 menunjukan persen hidup Chlorella sp. sebesar 100%. Hal ini disebabkan sel Chlorella sp. belum mengalami cekaman akibat pemaparan logam Cd. Setelah 5 jam pemaparan logam CdCl 2 , persen hidup Chlorella sp. mengalami penurunan hingga 30% pada  konsentrasi  5  mg/L,  40% pada konsentrasi 10 mg/L  dan 15 mg/L. Pada konsentrasi CdCl 2 25 mg/L dan 50 mg/L persen sel  hidup  Chlorella  sp.  mengalami  penurunan  ±  40%.  Hal  ini menunjukkan  bahwa  pada  5  jam  setelah  pemaparan  logam CdCl 2 ,  sel  Chlorella  sp.  mulai  mengalami  cekaman  karena adanya  logam  berat  CdCl 2 dilingkungannya.  Sel  yang mengalami  cekaman  akan  rusak  kemudian  mati  ditandai dengan bentuk sel yang tidak utuh, lisis dan berwarna pucat.
Keberadaan  logam  Cd  di  dalam  sel  dapat  meningkatkan produksi  reactive  oxygen  species  (ROS)  dan  menghasilkan radikal bebas di dalam sel. Logam Cd dalam konsentrasi tinggi dapat    menyebabkan  ketidak  seimbangan  muatan  ion  protein [11],  sebab  salah  satu  gugus  asam  amino  pada  rantai polipeptida  (protein)  yaitu  gugus  karboksilnya  bermuatan negatif  akan  mengikat  logam  Cd 2+ yang  bermuatan  positif membentuk ikatan ligan [12].
Menurut  Wang  dan  Chen, sebagian  besar  dinding  sel mikroalga  berperan  untuk  pertukaran  air,  ion,  gas,  dan  nutrisi [13].  Dinding  sel  Chlorella  sp.  mengandung  selulosa, hemiselulosa, pektin, dan glikoprotein. Gugus fungsional yang terdapat  pada  selulosa,  pektin,  glikoprotein  adalah  gugus karboksilat, thiol, dan beberapa enzim yang mempunyai ikatan
kovalen  sehingga  mekanisme  pelekatan  logam  banyak  terjadi di dinding sel.
Mekanisme  adsorbsi  logam  Cd  pada  Chlorella  sp.  dapat terjadi  secara  fisis  yaitu  dengan  menempel  di  permukaan  sel. Mekanisme  yang  lain  adalah  terbentuknya  ikatan  ligan  antara logam  Cd  yang  bermuatan  positif  dengan  gugus  hidroksil, karboksil,  karbonil,  atau  gugus  asam  amino  dipermukaan  sel Chlorella  sp  yang  bermuatan  negatif.  Selain  itu  logam  Cd dapat berada di dalam sel Chlorella sp. dengan cara pertukaran ion  monovalen  dan  divalen  seperti  Na + ,  Mg 2+ ,  dan  Ca 2+ pada dinding sel yang digantikan oleh ion logam Cd 2+ [13].

## IV. KESIMPULAN/RINGKASAN
Kesimpulan  dari  penelitian  yang  berjudul  potensi  sel Chlorella  sp.  inaktif  sebagai  biosorben  logam  berat  Cd 2+ adalah  Chlorella  sp.  resisten  terhadap  logam  CdCl 2 sampai dengan  15  mg/L  pada  pemaparan  selama  5  jam  dan pengamatan tiap jam.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada bapak Aunurohim,  DEA  atas  kritik  dan  saran  pembuatan  penelitian, orang  tua,  teman-teman  tercinta  serta  yayasan  Karya  Salemba Empat  yang  telah  memberikan  dukungan  finansial  melalui Beasiswa tahun 2012-2014”.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] C.M  Monteiro,  Castro,  P.M.L.  dan  Malcata,  F.X.  ”Cadmium  Removal by  Two  Strain  of  Desmodesmus  pleiomorphus  Cells”.  Water  Air  Soil Pollution. (2010) 208 17-27.
[2] A.Fraile,  Penche,  S.,  Gonzales,  F.,  Blasquez,  M.L.,  Munoz,  J.A.  dan Ballester,  A.  “Biosorption  of  Copper,  Zinc,  Cadmium,  and  Nickel  by Chlorella vulgari”s. Chemistry And Ecology. (2005) 21(1) 61-75.
[3] V. Ebenezer dan Ki, J.S. “Evaluation of The Sub Lethal Toxicity of Cu, Pb,  Bisphenol  A  and  Polychlorinated  Biphenyl  to  The  Marine Dinoflagellate  Cochlodinium  Polycricoides”.  Research  Article.  (2012) 27 (1) 63-70.
[4] C.M  Monteiro,  Castro,  P.M.L.  dan  Malcata,  F.X.  ”Use  of  The Microalgae  Scenesmus  obliqus  to  Remove  Cadmium  Cations  From Aqueous Solutions”. World Journal Microbiology Biotecnology. (2009) 25 1573-1578.
[5] M. Valls dan V. de Lorenzo . “Exploiting the Genetic and Biochemical Capacities of Bacteria For The Remediation of Heavy Metal Pollution”.
FEMS Microbiological Review. (2002) (26) 327-338.
[6] L.  Regaldo,  Gervasio  S.,  Troiani,  H.  dan  Gagneten,  A.M. Bioaccumulation  and  Toxicity  of  Copper  and  Lead  in  Chlorella vulgaris. Journal Algae Biomassa. (2013) (2) 59-66.
[7] Suminto. “Budidaya Pakan Alami Mikroalgae dan Rotifer”. Universitas
Diponegoro. Semarang (2005)
[8] G.  Edris,  Alhamed,  Y.  dan  Alzahrani,  A.  “Cadmium  and  Lead Biosorption  by  Chlorella  vulgaris”.  Sixteenth  International  Water Technology Conference. Turkey. (2012) 16 1-11.
[9] L.B.C Marcano, Carruyo, I.M., Montiel, X.M., Morales, C.B., De Soto, P.M.  “Effect  of  cadmium  on  celluler  viability  in  two  spesies  of Mikroalgae  (Scenedesmus  sp.  and  Dunaliella  viridis)”.  Biology  Trace Element Research. (2009) 130 86-93
[10] H.  Hirata.  “The  Growth  of  Chlorella  Cells  in  Culture”.  Mem.  Faculty Fish, Kagoshima University. (1972) 21 (1) 15-21.
[11] A. Makkasau,  Sjahrul,  M. dan Jalaluddin, N. “Growth Pattern and The Toxicity  Metal  Ion  Cd 2+ on  Phytoplankton  Nannochloris  in  Medium Conwy”.  Research  Journal  of  Science  dan  IT  Management.  (2012)  (1) 12.
[12] D. L Nelson, dan Michael M, C. Lehninger: Principles Of Biochemistry 4 th edition. Worth Publishers. Inc, New York (2004)
[13] J.  Wang  dan  Chen,  C.  Biosorbents  For  Heavy  Metals  Removal  And Their Future. Biotechnology Advance (2009) (27) 195-226.