MODIFIKASI FOTOBIOREAKTOR HEMAT ENERGI DENGAN LIGHT EMITTING DIODE (LED) UNTUK MENINGKATKAN POPULASI Chlorella spp. DALAM UPAYA PEMENUHAN PAKAN ALAMI LARVA IKAN BANDENG
(Modification of Energy Efficient photobioreactor with Light Emitting Diode (LED) to Improve Population Chlorella spp.
Efforts in the Natural Feeding Milkfish Fish Larvae)
Siti Duratun Nasiqiati Rosady 1) , Esthi Kusumadewayanti 1) , Dwi Riesya Amanatin 2) , Roksun Nasikhin 2) , Tegar Palyus Fiqar 1)
1) Fakultas Teknologi Industri, ITS
2) Fakultas MIPA, ITS
Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya, Kampus ITS Sukolilo, Surabaya 60111

## Abstract
Fotobioreaktor experiments with fluorescent light sources have been reported can increase the efficiency of photosynthesis in fitoplankton. The results of such experiments show that the density of the fitoplankton culture in fotobioreaktor in line with increasing the intensity of light . Chlorella vulgaris grown in fotobioreaktor with sea water and walne medium. The trial was done with treatment intensity variations  of  different  light  sources, namely  light  source  LED  1  X  3  watt  LED  2  X  3  Watts. Fotobioreaktor placed in a box by a distance of 10 cm from a source of light. Fotobioreaktor used as a comparison with Neon light source 1 X 8 Watts and Neon 2 X 8 watts. Two-factor ANOVA analysis showed that (p> 0,05), it means there are no interaction effect a between the sides and the source of light . Fotobioreaktor led light source with 1 x 3 watts capable of producing Chlorella vulgaris density equal  to  fotobioreaktor  source  of  a  fluorescent  with  2  x  8  watts.  The  result  indicates  fotobioreaktor light source  with  power  3  watt more  efficient  in  the  use  of electrical  energy  to produce  a  density  of Chlorella  vulgaris.   This  provides  an  indication  that  fotobioreaktor  with  energy-efficient  LED  light source and are able to increase the density of Chlorella Vulgaris.
Keyword : Chlorella Vulgaris, Led Emitting Diode, Economical Energ

## Abstrak
Eksperimen fotobioreaktor dengan sumber cahaya neon telah dilaporkan dapat meningkatkan efisiensi  fotosintesis  pada  mikrofitoplankton.  Hasil  eksperimen  tersebut  menunjukkan  bahwa kepadatan  kultur  mikrofitoplankton  dalam  fotobioreaktor  sejalan  dengan  meningkatnya  intensitas cahaya. Chlorella  Vulgaris ditumbuhkan  dalam  fotobioreaktor  dengan  media  air  laut  buatan  dan walne.  Uji  coba  dilakukan  dengan  perlakuan  variasi  intensitas  sumber  cahaya  yang  berbeda,  yaitu sumber cahaya LED 1 X 3 watt, LED 2 X 3 watt. Fotobioreaktor diletakkan dalam box denga jarak 10 cm  dari  sumber  cahaya.  Sebagai  pembanding  digunakan  fotobioreaktor  dengan  sumber  cahaya Neon  1  X  8  watt  dan  Neon  2  X  8  watt.  Hasil  analisis  ANOVA  dua  faktormenunjukkan  bahwa  (P  > 0,05), artinya tidak terdapat efek interaksi antara sisi dan perbedaan sumber cahaya. Fotobioreaktor sumber  cahaya  LED  dengan  daya  1  X  3  watt  mampu  menghasilkan  kepadatan Chlorella  Vulgaris sama  dengan  fotobioreaktor  sumber  cahaya  neon  2  X  8  watt.  Hasil  tersebut  menunjukkan fotobioreaktor sumber cahaya LED dengan daya 3 watt lebih hemat dalam penggunaan energi listrik untuk menghasilkan kepadatan Chlorella Vulgaris. Hal ini memberikan indikasi bahwa fotobioreaktor dengan sumber cahaya LED hemat energi dan mampu meningkatkan kepadatan Chlorella Vulgaris.
Kata Kunci: Chlorella Vulgaris, LED, Hemat Energi
PENDAHULUAN Ikan bandeng ( Chanos chanos ) merupakan salah satu komoditas unggulan.  Hal  ini  didukung  oleh  rasa daging  yang  enak  dan  nilai  gizi    yang tinggi  sehingga  memiliki  tingkat  konsumsi yang tinggi.  Selain sebagai ikan konsumsi ikan  bandeng  juga  dipakai  sebagai  ikan umpan  hidup  pada  usaha  penangkapan ikan tuna (Syamsuddin, 2010).
Penggunaan pakan dalam pemeliharaan larva  berpengaruh  dominan  terhadap pertumbuhan ikan karena pakan berfungsi sebagai  pemasok  energi  untuk  memacu pertumbuhan dan mempertahankan hidupnya (Melianawati dan Suwirya,
2005).  Namun,  persentase  jumlah  pakan yang dibutuhkan semakin berkurang dengan  bertambahnya  ukuran  dan  umur ikan. Di samping itu, ikan kecil (larva) lebih membutuhkan  pakan  dengan  kandungan nutrisi  terutama  kandungan  protein  lebih tinggi daripada ikan besar (Djarijah, 2005). Kandungan  protein  yang  tinggi  banyak terdapat pada pakan alami berupa fitoplankton jenis Chlorella spp. Spesies ini banyak  dikonsumsi  oleh  larva  ikan  seperti bandeng.  Pemberian  pakan  dilakukan mulai  umur  0  hari  dengan  menggunakan Chlorella spp ., spirulina dengan kepadatan 1-5  individu/ml  (Sriharti,  1997).  Meskipun ketersediaan pakan alami dapat digantikan dengan  pakan  buatan,  kebutuhan  protein yang  tinggi  bagi  larva  ikan  tidak  dapat dipenuhi oleh pakan buatan.
Berdasarkan  pentingnya  pakan  alami  di atas, Chrismada dkk, (2006) telah membuat  alternatif  kultur  fitoplankton melalui  fotobioreaktor  berenergi  lampu neon  dengan  menggunakan  arus  AC. Namun,  fotobioreaktor  tersebut  masih memiliki kelemahan, antara lain membutuhkan  daya  yang  tinggi  sebesar 20W yang menyebabkan terjadinya pemborosan  energi  listrik.  Sementara menggunakan  lampu  LED  10  W  dengan menggunakan arus DC dapat menggantikan lampu neon 20 W (Winarto, 2009).  LED  memiliki  kisaran  panjang gelombang yang sama dengan kebutuhan panjang gelombang cahaya untuk fotosintesis Chlorella spp.  yaitu  LED  biru pada kisaran panjang gelombang 420-520 nm,  LED  hijau    pada  kisaran  panjang
gelombang  450-600  nm,  dan  LED  merah pada kisaran panjang gelombang 620- 740 nm  (Hamidi,  2007).  Sedangkan  cahaya yang  mampu  diserap  dalam  proses fotosintesis adalah cahaya dengan panjang gelombang 680nm dan 700nm.
Berdasarkan pertimbangan tersebut, dalam  penelitian  ini,  dibuat  modifikasi fotobioreaktor berenergi lampu neon menjadi  fotobioreaktor  berenergi  lampu LED sebagai alternatif kultur
mikrofitoplankton  ( Chlorella spp.)  dengan kepadatan  populasi  tinggi  dan  hemat energi dalam upaya pemenuhan kebutuhan pakan alami larva ikan bandeng.
Rumusan  masalah  dalam    penelitian  ini adalahBagaimanakah memodifikasi Fotobioreaktor  dengan  energi  cahaya lampu LED sebagai alternatif fotobioreaktor  hemat  energi  dan  berapa jumlah sisi
pencahayaan untuk memperoleh  kepadatan Chlorella spp. Yang  tinggi  dari  sumber  cahaya  neon, LED, dan matahari
Tujuan  Percobaandari    penelitian  ini adalah Memodifikasi Fotobioreaktor dengan  energi  cahaya  LED  sebagai alternatif  fotobioreaktor  hemat  energi  dan Menganalisis  perbandingan  jumlah  sisi pencahayaan
untuk memperoleh kepadatan Chlorella spp.  yang  tinggi  dari sumber cahaya neon, LED, dan matahari.

## METODOLOGI Deskripsi alat
Pada penelitian ini menggunakan 2 jenis sumber pencahayaaan yang berbeda yaitu menggunkan ( light emiting diode ) LED dan lampu  neon.  Dalam  penelitian  ini  LED yang digunakan LED berwarna merah dan LED yang berwarna biru, hal ini disebabkan pada hipotesa awal fitoplankton  berkembang  menggunakan panjang  gelombang  sinar  merah  dan panjang gelombang sinar biru (Dini, 2009). Selain  dengan  2  sumber  pencahayaan untuk  pelakuan  sumber  pencahayaan terhadap  fitoplankton  juga  berbeda  yaitu dengan  pemberian  pencahayaan  dengan satu  sisi  dan  dua  sisi,  hal  ini  bertujuan untuk  membuktikan  hipotesa  awal  dimana semakin  besar  luminase  maka  semakin besar pula fitoplankton yang akan
dihasilkan(Chrismada,
2007). Untuk
konsumsi daya pada LED dengan satu sisi sebesar  3  watt  dan  konsumsi  daya  pada lampu  neon  sebesar  8  watt.  Dalam rancangan  penelitian    yang  dibuat  2 sumber  pencahayan  diharapkan  memiliki konsumsi  daya  sama  tetapi  lampu  neon yang dapat di temukan dipasaran konsumsi  daya  nya  paling kecil  sebesar  8 watt.  Pada  LED  satu  sisi  penelitian  ini menggunakan  60  buah  LED  dimana  30 buah  LED  berwarna  merah  dan  30  LED berwarna biru. Rangkaian yang digunakan pada LED menggunakan parallel sehingga tegangan  di  setiap  node  nya  sama sebesar  3  volt  dan  arus  yang  berasal  dari adaptor  sebesar  1  ampere.  Jenis  arus yang  digunakan  pada  lampu  neon  arus bolak-balik biasa digunakan pada perumahan  yang disuplai oleh perusahan listrik negara (PLN), sedangkan pada LED arus yang digunakan arus searah sehingga  membutuhkan  adaptor  untuk merubah  dari  arus  bolak-balik  menjadi arus searah.
Tahap Persiapan Kultur
Chlorella

## Vulgaris
Botol kultur 500ml, selang aerator, gelas ukur, beker gelas, pipet volume, pipet tetes dan  pengaduk  dicuci  dengan  detergen disterilisasi  dengan  autoclave  pada  suhu 121 0 C selama 15 menit.
Medium  air  laut  buatan  (Menurut Mudjiman,  1985)  dibuat  dengan  volume  1 liter dengan komposisi sebagaimana tercantum pada tabel berikut :
a)  air laut buatan Bahan Jumlah NaCl 20 gr MgSO 4 5,2 gr MgCl 2 4 gr CaCl 2 1,2 gr KCl 0,8 gr NaHCO 3 2 gr Air tawar 1 liter * Catatan: MgSO 4 , KCl dan NaHCO 3 dilarutkan  dalam  air panas  secara  terpisah     sebelum digunakan (Mudjiman, 1985).
Air  laut  buatan  yang  sudah  jadi kemudain disterilkan menggunakan
autoclave  pada  suhu  121 o C  selama  15 menit. Air laut tersebut kemudian dimasukkan  dalam  botol  kultur  steril masing-masing  dengan  volume  500ml. Botol  ditutup  dengan  allumunium  foil  dan dihindarkan  dari  sinar  matahari  untuk mencegah  adanya  kontaminasi.  Salinitas air  laut  buatan  ini  sekitar  25-28  per  ml yang dapat diketahui dengan menggunakan  refraktometer  dan  dengan pH  sekitar  7,5-8,0  yang  dapat  diketahui dengan  menggunakan  indikator  pH  atau kertas lakmus (Djarijah, 1995).
b)  Pembuatan  Medium  Walnee  sebagai
Media Kultur Tabel 2. Komposisi Media Walne (Andersen, 2005) Bahan Jumlah Na 2 EDTA 45 gr NaNO 3 100 gr NaH 2 PO 4 .2H 2 O 20 gr FeCl 2 6H 2 O 1,3 gr MnCl 2 .4H 2 O 0,36 gr H 3 BO 3 33,6 gr Trace metal Solution 1 ml dari 100 larutan CuSO 4 .5H 2 O 2 gr ZnCL 2 2 gr2,1 gr CoCl 2 .6H 2 O 2 gr (NH 4 ) 6 .Mo 7 O 24 .4H 2 O 0,9 gr Vitamin Dalam 100 ml B 1 100 gr B 12 5 gr
Untuk  mendapatkan  medium    kultur, setiap satu liter air laut buatan ditambahkan  1  ml  medium  walne  dengan menggunakan  pipet  volume.  Botol  kultur yang  sudah  diisi  air  laut  buatan  dan medium  walne  digoyang-goyang  agar pupuk tercampur.
Pembuatan Kurva Pertumbuhan Chlorella vulgaris
Bibit Chlorella  vulgaris diperoleh  dari Budidaya  Air  Payau  Jepara  (BBPAPJ) ditumbuhkan pada medium walnekemudian dihitung jumlahnya
menggunakan haemacytometer setiap  24 jam  selama  4  hari.  Selanjutnya  dibuat kurva pertumbuhan Chlorella vulgaris untuk mengetahui waktu tiap fase tumbuhnya.
Pembuatan Starter Chlorella vulgaris Bibit Chlorella vulgaris yang didapat dari larutan  stok  hasil  subkultur  stok  bibit  dari
BBPAPJ  ditumbuhkan  dalam  botol  kultur dengan  volume  air  laut  buatan  200  ml yang  sudah  dicampur  dengan  medium walne  (0,2  ml).  Stok  ditumbuhkan  selama 2 hari (fase eksponensial) yang didasarkan dari  hasil  pengamatan  pada  pembuatan kurva  pertumbuhan,  kemudian  diambil sebanyak  100.000  sel/ml  (Djarijah,  1995) dan  ditebarkan  ke  dalam  masing-masing botol  kultur  yang  akan  diuji.  Pengambilan volume bibit dari stok dengan menggunakan rumus (Djarijah, 1995) :
V 1 = N 2 x V 2 N 1 V 1 :  vol.  bibit Chlorella  vulgaris yang diambil dari stok kultur (ml)
N 1 :  jumlah  bibit Chlorella  vulgaris
dalam stok per ml (sel/ ml) V 2 : vol.  bibit Chlorella  vulgaris dalam stok (ml) N 2 : jumlah Chlorella vulgaris yang akan dibuat (sel/ ml)
Sebelum  pengambilan  bibit Chlorella vulgaris dari  stok,  harus  diketahui  terlebih dahulu jumlah sel Chlorella vulgaris pada stok
dengan menggunakan haemacytometer yang  diamati  dibawah mikroskop  dengan  bantuan  hand  counter. Bibit Chlorella vulgaris yang ditebar segera di  aerasi  dan  dari  pencahayaan  lampu sesuai masing-masing perlakuan.
Pengujian Tahap  pengujian  dalam  penelitian  ini yaitu  kultur Chlorella  vulgaris dengan sumber  cahaya  neon  dan  LED  serta  sisi pencahayaan    satu  sisi  dan  dua  sisi. sebagai
pembanding,
digunakan perlakuan kontrol sumber cahaya matahari dengan pencahayaan
satu
sisi.
Rancangan  penelitian  yang  digunakan adalah  rancangan  acak  lengkap  (RAL) dengan  lima  perlakuan  dan  tiga  kali pengulangan.
Perhitungan kepadatan Chlorella vulgaris dilakukan dengan haemacytometer.  Selama  pengujian,  air laut  buatan  tidak  diganti.  Pengamatan kualitas  air  diukur  setiap  dua  hari  (pH, suhu, salinitas).

## Analisis Data
Masing-masing perlakuan (sumber cahaya  neon,  LED  dan  matahari)  dihitung
laju pertumbuhan relative populasi dengan rumus Fogg, 1975.
K = Ln Nt – Ln No T Dengan :
K: laju pertumbuhan relative (sel/ ml/ hari)
No: kepadatan sel awal (sel/ ml)
Nt: kepadatan sel akhir (sel/ ml)
T: waktu dari nol ke Nt (hari)

## 1.  HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 1.  Fotobioreaktor dengan
beberapa sumber cahaya
a.  Neon 1 Sisi
b.  Neon 2 Sisi
c.  LED 1 Sisi
d.  LED 2 Sisi
a
b d c
Tabel 1. Data pengamatan kepadatan sel hari ke 0 sampai hari ke 4.
Tabel 2. Laju Pertumbuhan Chlorella Vulgaris hari ke 0 sampai 4
Gambar2.  Data  pengamatan  kepadatan sel hari ke 0 sampai hari ke 4. Gambar3.  Data Perbandingan Laju Pertumbuhan vs Variasi sumber cahaya. Tabel 3. Output Software Sumber variasi DB F P Sisi 1 3,07 0,105 Cahaya 1 0,09 0,774 Interaksi 1 0,32 0,582 Error 12 Total 15 Modifikasi fotobioreaktor dengan sumber  cahaya  LED  merupakan  salah satu usaha untuk meningkatkan kepadatan fitoplankton (Chlorella Vulgaris) .  Sumber  cahaya  yang  berbeda dengan masing-masing karakteristik panjang gelombang yang dimiliki memberikan pengaruh pada pertumbuhan
Chlorella  Vulgaris. Hasil  pengukuran panjang  gelombang  dan  intensitas  relatif dengan  spektrofotometer  menunjukkan bahwa sinar UV memiliki panjang gelombang terbesar dibandingkan dengan sinar  merah,  biru,  hijau.  Intensitas  sinar
…(Siti Duratun N. R, Esthi K., Dwi Riesya A,) 6
UV dipancarkan lebih besar dibandingkan dengan ketiga sinar
tersebut.
Berdasarkan panjang gelombangnya, sinar  merah  dan  biru  memiliki  tingkat penyerapan
yang lebih tinggi dibandingkan sinar hijau (Dini, 2009).
Gambar  4.  Setiap  spektrum  gelombang memiliki  karakteristik  panjang gelombang  tersendiri  seperti panjang  gelombang:  (a)  sinar UV  berkisar  antara  300-1100 nm,  (b)  lampu  TL,  (c)  merah, (d) hijau, dan (d) biru.
Pertumbuhan  Kultur Chlorella  Vulgaris
yang ditandai dengan pertambahan jumlah  kepadatan  sel.Berdasarkan  data pada  tabel  1  menunjukkan  bahwa  tidak terdapat  efek  interaksi  antara  sisi  dan perbedaan sumber cahaya.
Selama penelitian berlangsung salinitas medium  berkisar  antara  30-35% o ,  pH medium 7-8 dan suhu 29 o C-32 o C. Berdasarkan hasil perhitungan kepadatan sel  pada  fase  eksponensial  pada  hari kedua  LED  2  sisi  menunjukkan  hasil kepadatan  tertinggi  sebanyak  750.000 sel/ml.  Kemudian  diikuti  LED  1  sisi 695668,4  sel/ml,  neon  2  sisi  587557,3 sel/ml,  neon  1  sisi  546967,4  sel/ml  dan matahari sebagai kontrol sebesar 467445,2 sel/ml.
Berdasarkan hasil uji ANOVA diperoleh nilai p_value sebesar  0,582.  Dengan tingkat  signifikan  95%,  dapat  diambil keputusan gagal tolak Ho karena (0,582 > 0,05)  artinya  tidak  terdapat  efek  interaksi antara  sisi  dan  perbedaan  cahaya. Berdasarkan data yang ada menunjukkan fotobioreaktor  sumber  cahaya  LED  1x3 watt  mampu  menghasilkan  kepadatan
yang  hampir  sama  dengan  fotobioreaktor sumber  cahaya  LED  2x3  watt.Sehingga LED  1x3  watt  merupakan  fotobioreaktor yang efektif dan hemat energi.

## 2.  SIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  ini,  dapat disimpulkan bahwa fotobioreaktor sumber cahaya LED 1x3 watt mampu menghasilkan  kepadatan  yang  sama dengan  fotobioreaktor  sumber  cahaya neon  2x8  watt.  Sehingga  fotobioreaktor dengan  LED  merupakan  fotobioreaktor hemat energi.
Karena  Berdasarkan  hasil  uji  ANOVA diperoleh  nilai p_value sebesar  0,582. Dengan  tingkat  signifikan  95%,  dapat diambil  keputusan  gagal  tolak  Ho  karena (0,582  >  0,05)  artinya  tidak  terdapat  efek interaksi  antara  sisi  dan  perbedaan cahaya,  sehingga  jumlah  sisi  tidak mempengaruhi kepadatan Chlorella Vulgaris.
Sebaiknya  dilakukan  pengujian  lanjut untuk  menentukan  daya  optimal  sumber cahaya  untuk  memperoleh  kepadatan Chlorella Vulgaris.

## DAFTAR PUSTAKA
Chrismandha,Tj.  dan  Nofdianto,  1994. Pengaruh  Konsentrasi  Nutrien Terhadap Pertumbuhan dan Produktifitas  Chlorella  sp  pada system Kultur Semikontinyu .Limnotek perikanan darat Tropis di
Indonesia: Bogor.
Chilmawati,  D.  2008. Penggunaan  Media Kultur  Yang  Berbeda  Terhadap Pertumbuhan Chlorella sp. Jurnal saintek  perikanan.  Universitas Diponegoro : Semarang.
Djarijah,  A.S.1995. Pakan  Ikan  Alami. Kanisius: Yogyakarta.
Hadadi, A dkk. 2004. Pengaruh
Pemberian Pakan Tambahan yang  Berbeda  pada  Produksi Daphnia  sp  di  KolamPennak,
R.W.1978 .
Frehwater Invertebrate  of  United  States. Ronald Press, Co. : London.
Hamdani,Zain  dkk.  2007. Karakterisasi Sifat Autofluoresensi Jaringan Adenokarsinoma Menggunakan Metode Analisis Multieksitasi. Makara Kesehatan Volume  11  Nomor  2  halaman  69- 75. Irawan, Febri. 2010. Pengukuran Komponen  Elektronika .   Laporan Tetap Praktikum Elektronika.Universitas  Sriwijaya : Indrelaya. Janiariska,  Dini.  2009. Pengembangan Instrumentasi Pengukur kelimpahan Chlorella sp. Berdasarkan analisis RGB dengan menggunakan efek fluorescence .  Skripsi  program studi  ilmu  teknologi  kelautan fakultas  perikanan  dan  ilmu kelautan IPB: Bogor Kurniawati, Lia.2008. Pengaruh Pencahayaan LED terhadap Suasana Ruang Café dan Restoran. UI : Jakarta. Melianawati,  R.  dan  K.  Suwirya.2005. Pengaruh  Dosis  Pakan  terhadap Pertumbuhan Juvenil Kakap Merah, L. argentimaculatus.
Jakarta.
Murtidjo,  B.  A,.  2002. Bandeng .  Kanisius:
Yogyakarta
Puguh. LED  (Light  Emiting  Dioda). diakses dari http:// rasapas.wordpress.com pada  hari  Sabtu,  17  September 2011 pukul 11.44 WIB.
Pratama,  Tomi  Anugrah  dkk.  2009. Fotosintesis .  Laporan  Praktikum Biologi.  Universitas  Andalas  : Padang.
Priyamboko,  K  dan  Wahyuningsih,  T. 2001. Budidaya  Pakan  Alami
Untuk Ikan . Penebar Swadaya.
Purnomowati, I., Hidayati, D., dan
Saparinto, C. 2007. Ragam Olahan Bandeng .
Kanisius: Yogyakarta. Sudradjat, A. 2008. Budidaya 23 Komoditas  Laut  Menguntungkan .
Penebar
Swadaya: Jakarta.
Syamsuddin,  R.  2010. Sektor  Perikanan Kawasan Indonesia Timur: Potensi,
Permasalahan,  dan  Prospek .  PT Perca: Jakarta.
Wiguna,Eka.2009. Chlorella.sp .diakses dari http://ekawiguna.wordpress.com pada  hari  Jumat,  23  September 2011 pukul 13.50 WIB