Analisis Karakteristik Elektrik Onggok Singkong Fermentasi yang Diawetkan sebagai Pasta Bio-Baterai
Yuli Erviana*, Amir Supriyanto, Sri Wahyu Suciyati, dan Gurum Ahmad Pauzi
Jurusan Fisika, Universitas Lampung, Bandar Lampung, Indonesia, 35141
Article Information Abstract Article history: Received 10 Maret 2020
Received in revised form 10Maret 2020
Accepted 30 Maret 2020 Keywords: Cassava Pulp, Fermentation, Formalin Bio-battery is defined as an energy storage device where the energy source comes from organic compounds. The electrical characteristics of the bio-battery can be obtained using to copper (Cu) and zinc (Zn) electrode pairs. Cassava pulp is used as the electrolyte. Cassava pulp is being fermented for 48 hours, 96 hours, and 144 hours and added 4% formalin. The electrolyte cell consists of 20 cell batteries in series with each mass is ±30 grams. The electrical characteristics of fermented cassava pulp are measured with 4 watts LED load and without load. The results show  that  the  highest  voltage  is  20.66  V  which  is  obtained  by  144  hours fermented  cassava  pulp.  The  electrical  characteristics  in  this  research  tend  to constant due to the addition of preservatives (formalin). Informasi Artikel Abstrak Proses artikel: Diterima 10 Maret 2020
Diterima dan direvisi dari 10 Maret 2020
Accepted 30 Maret 2020

## Kata kunci:
Onggok singkong, fermentasi, formalin. Bio-baterai  didefinisikan  sebagai  suatu  perangkat  penyimpan  energi  yang sumber  energinya  berasal  dari  senyawa  organik.  Karakteristik  elektrik  bio- baterai  dapat  diketahui  menggunakan  pasangan  elektroda  tembaga  (Cu)  dan seng (Zn). Elektrolit yang digunakan dalam penelitian adalah onggok singkong.
Onggok singkong yang digunakan difermentasi selama 48 jam, 96 jam, dan 144 jam. Sel elektrolit yang digunakan terdiri dari 20 sel baterai yang diragkai secara seri,  dengan  massa  +  30  g  per  sel.  Pengukuran  karakteristik  elektrik  onggok singkong yang diawetkan dilakukan pada saat dipasang beban LED 4 watt dan saat beban dilepas. Tegangan saat diberi beban terbaik diperoleh saat onggok singkong fermentasi 144 jam yaitu sebesar 20,66 V. Karakteristik elektrik yang dihasilkan  cenderung  konstan  pada  masing-masing  waktu  fermentasi  karena adanya penambahan pengawet (formalin).

## 1. Pendahuluan
Meningkatnya  permintaan  energi  listrik  di  Indonesia  saat  ini  tidak  seimbang  dengan  ketersediaan  suplai energi listrik atau krisis energi listrik sudah merupakan sesuatu yang tidak dapat dihindari. Fenomena pemadaman listrik bergilir di beberapa wilayah di  Pulau  Sumatera merupakan pertanda bahwa pasokan listrik dalam sistem interkoneksi maupun konvensional sudah tidak mampu lagi memenuhi kebutuhan listrik masyarakat dan industri yang  terus  meningkat  (Agung,  2013).  Sehingga  perlu  ditingkatkan  pencarian  sumber  energi  alternatif.  Energi alternatif  tersebut  selain  merupakan  energi yang  ramah  lingkungan  merupakan  energi  yang  dapat  diperbaharui melalui pemanfaatan limbah organik, misalnya bio-baterai dari limbah singkong.
Baterai  merupakan  suatu  benda  yang  sudah  tidak  asing  lagi  dalam  kehidupan  manusia.  Baterai  banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, salah satunya pada jam dinding, remot TV, senter, dan lain-lain. Reaksi kimia yang dapat menghasilkan elektron disebut dengan reaksi elektrokimia (Muhlisin dkk, 2015). Beberapa baterai komersil yang dipakai pada saat ini diproduksi dengan bahan-bahan berbahaya seperti merkuri, timbal, dan nikel. Salah satu upaya yang dapat dilakukan untuk mengurangi limbah baterai tersebut adalah dengan mendaur ulang produksi  baterai  menggunakan  bahan  alami  (Pulungan  dkk,  2017).  Pada  saat  ini  sudah  banyak  peneliti  yang mengembangkan alternatif dari baterai salah satunya adalah bio-baterai. Seiring dengan perkembangan zaman para peneliti  mengembangkan  biobaterai  yang  berasal  dari  bahan  organik  yang  ramah.  Sehingga  bio-baterai  menjadi

## JOURNAL OF ENERGY, MATERIAL, AND INSTRUMENTATION TECHNOLOGY
Journal Webpage https://jemit.fmipa.unila.ac.id/
Journal of Energy, Material, and Instrumentation Technology, Vol 1. No. 1, 2020
Ervina dkk, 2020/ J. Energy Mater. Instrum. Technol. Vol 1. No. 1, 2020
solusi dari baterai konvensional yang ramah lingkungan (Fadilah dkk, 2015). Pada pembuatan bio-baterai kita dapat memanfaatkan bahan alam salah satunya limbah dari pengolahan singkong yaitu onggok.
Limbah singkong dikenal sebagai limbah agroindustri. Limbah singkong dapat menimbulkan polusi karena air yang tinggi. Mikroorganisme dapat tumbuh dengan baik dan menghasilkan limbah lingkungan (Kiramang, 2011). Limbah  padat  yang  berasal  dari  proses  pembersihan  singkong  disebut  onggok  (Prihandana  dkk,  2011).  Onggok merupakan limbah dari pembuatan tapioka ubi kayu (Antika dkk, 2014). Komponen penting yang terdapat dalam onggok  singkong  adalah  kandungan  zat  organik  berupa  pati  dan  serat  kasar.  Selain  itu  onggok  singkong  juga mengandung  asam  sianida  (HCN)  (Rukmana,  1986).  HCN  merupakan  salah  satu  bahan  elektrolit  yang  dapat menghasilkan arus listrik. Sifat yang terkandung dalam onggok singkong dapat dimanfaatkan sebagai pengganti pasta bio-baterai.
Berdasarkan uraian permasalahan di atas, dapat dilakukan penelitian analisis karakteristik limbah onggok singkong  sebagai  pasta  bio-baterai.  Bio-baterai  dibuat  dari  limbah  onggok  singkong  yang  digunakan  sebagai pengganti pasta batu baterai. Elektroda yang digunakan yaitu tembaga (Cu) dan karbon (C)  yang digunakan sebagai katoda atau pengoksidasi (menerima elektron) dan seng (Zn) yang digunakan sebagai anoda atau sumber elektron yang  teroksidasi  selama  reaksi  elektrokimia.  Onggok  singkong  yang  digunakan  difermentasi  dan  ditambahkan formalin.

## 2.  Metode Penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian ini  adalah  multimeter digital, phmeter,  tang, solder, timbangan, dan luxmeter. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah onggok singkong, formalin, batu baterai silinder dry cell merk ABC tegangan 1,5 volt, tembaga (Cu) dan seng (Zn) kabel, timah, penjepit buaya, dan lampu led DC 12 volt 4 watt.

## 2.1 Perancangan Media Uji
Media  uji  terbuat  dari  batu  baterai  silinder  jenis dry  cell untung  menampung  onggok  singkong  yang  telah difermentasi dan diawetkan.  Baterai bekas tersebut dibongkar dan dikeluarkan pasta mangan oksida dari baterai. Kemudian  baterai  dibersihkan  menggunakan  aquades.  Selanjutnya  onggok  singkong  dihancurkan  dan  diperas untuk mengurangi kandungan air dan sari pati singkong, kemudian difermentasi dan ditambahkan formalin dengan konsentrasi  4% . Elektroda  Cu  diletakkan  di  posisi  tengah  pada  baterai  yang  telah  terisi pasta  onggok  singkong. Rancangan media penampung onggok singkong menggunakan baterai dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Rancangan media penampung onggok singkong menggunakan baterai

## 2.2  Pengujian Karakteristik Eletrik Onggok Singkong
Pengujian karakteristik elektrik bio-baterai pasta onggok singkong dilakukan dengan mengukur Open Circuit Voltage (OCV), Close Circuit Voltage (CCV), arus (I) dengan multimeter digital serta pengukuran intensitas cahaya yang dihasilkan menggunakan luxmeter selain itu dalam penelitian ini juga dilakukan pengukuran laju korosi pada Cu-Zn dengan menimbang massa awal dari Cu dan Zn dengan massa setelah digunakan.

## 3.  Hasil dan Pembahasan

## 3.1 Realisasi Alat
Bio-baterai  yang  terbuat  dari  elektrolit  pasta  onggok  singkong  fermentasi  yang  diawetkan  dengan  Cu-Zn sebagai  elektrodanya  dan  mampu  menghasilkan  daya  listrik  berdasarkan  elektrolit  pasta  onggok  singkong fermentasi yang diawetkan dengan elektroda Cu-Zn. Elektroda Cu yang digunakan berbentuk silinder, dan elektroda Zn  yang  digunakan  berasal  dari  seng  baterai. Baterai  yang digunakan  adalah  baterai dry  cell  merk ABC  dengan tegangan 1,5 volt dengan diameter 34,2 mm dan tinggi 61,5 mm. Selain digunakan sebagai elektroda, seng baterai
Gambar 1. Rancangan media penampung onggok singkong menggunakan baterai
Anoda (seng) Katoda (tembaga)
Elektrolit (pasta onggok
Singkong)
Erviana Y, Supriyanto A, Suciyati SW,  Pauzi GA, 2020, Analisis Karakteristik Elektrik Onggok Singkong Fermentasi yang Diawetkan Sebagai Pasta Bio-Baterai, Journal of Energy Material and Instrumentation Technology , Vol 1. No. 1, 2020
juga  digunakan  sebagai  media  uji  karakteristik  elektrik  pasta  onggok  singkong.  Sebanyak  20  sel  yang  tersusun secara  seri  digunakan  untuk  pengukuran  karakteristik  elektrik  onggok  singkong  fermentasi  yang  diawetkan tersebut. Fermentasi onggok singkong dilakukan secara langsung, tanpa ditambahkan dengan mikroorganisme di dalamnya. Variasi lama waktu fermentasi onggok singkong adalah 48 jam, 96 jam, dan 144 jam yang diawetkan dengan formalin yang berkonsentrasi 4%. Pengukuran karakteristik elektrik onggok singkong dilakkan selama 3 hari atau 72 jam dengan rentang pengukuran setiap 1 jam sekali,  dengan 3 kali pengulangan kemudian diambil nilai  rata-ratanya.  Media  uji  karakteristik  elektrik  onggok  singkong  ditunjukan  pada Gambar  2.  Gambar  2. (a) menunjukan tembaga (Cu) silinder dengan panjang ± 6,5 cm tiga buah yang dililitkan, (b) menunjukan media uji seng (Zn) yang telah diisi elektrlit berupa onggok singkong fermentasi yang diawetkan, (c) menunjukan media uji karakteristik  elektrik  onggok  singkong  dengan  elektroda  Cu-Zn  dan  elektrolit  onggok  singkong  fermentasi  yang diawetkan.
(a) (b)                                 (c)

## Gambar 2. Media uji karakteristik elektrik onggok singkong

## 3.2 Analisis karakteristik elektrik onggok singkong fermentasi yang diawetkan
Pengujian pertama dilakukan dengan onggok singkong yang difermentasi selama 48 jam yang diawetkan, hasil pengamatan  menunjukan  bahwa  onggok  singkong  tersebut  memiliki  pH  sebesar  5,21.  Pengujian  karakteristik elektrik onggok singkong dilkukan dengan memberikan beban lampu LED 4 watt dan pengujian saat beban dilepas. Pengujian  selanjutnya  dilakukan  menggunakan  onggok  singkong  yang  difermentasi  96  jam  yang  diawetkan menghasilka pH sebesar 4,40. Pengukuran yang ketiga yaitu pengukuran karakteristik elektrik onggok singkong fermentasi 144 jam yang diawetkan, pada onggok singkong yang difermentasi selama 144 jam diperoleh pH sebesar 4,01. Data hasi pengukuran selama 72 jam dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. merupakan grafik perbandingan tegangan tanpa beban saat onggok singkong difermentasi selama 48  jam,  96  jam  dan  144  jam.  Grafik  tersebut  onggok  singkong  yang  difermentasi  selama  144  jam  memiliki karakteristik elektrik yang lebih besar, dibandingkan dengan onggok singkong yang fermentasi selama 48 jam dan 96 jam. Hasil ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Sumanzaya (2019) bahwa karakteristik elektrik yang mengalami peningkatan pada setiap jamnya dan semakin lama waktu penyimpanan atau fermentasi pada onggok singkong  menyebabkan  pH  turun  sehingga  konduktivitas  listrik  semakin  besar.  Grafik  perbandingan  Vb  pada onggok singkong yang diawetkan pada fermentasi 48 jam, 96 jam dan 144 jam ditunjukan pada Gambar 4.
Gambar 3. Grafik perbandingan OCV onggok singkong yang diawetkan pada fermentasi pada 48 Jam, 96 Jam dan 144 Jam 18 20 22 0 10 20 30 40 50 60 70 OC V ( V o lt ) Waktu (Jam) 48 JAM 96 JAM 144 JAM
Ervina dkk, 2020/ J. Energy Mater. Instrum. Technol. Vol 1. No. 1, 2020
Gambar 4. merupakan grafik perbandingan tegangan dengan beban saat onggok singkong difermentasi selama 48  jam,  96  jam  dan  144  jam. Penambahan  bahan  pengawet  (formalin)  pada  onggok  singkong  yang  difermentasi selama 48 jam, 96 jam dan 144 jam, menghasilkan tegangan saat diberi beban yang cenderung stabil. tanpa ada perubahan tegangan yang terlalu jauh. Menurut Arisman (2009) pengawet adalah zat (biasanya bahan kimia) yang digunakan untuk mencegah pertumbuhan bakteri pembusuk.  Grafik perbandingan I pada onggok singkong yang diawetkan pada fermentasi 48 jam, 96 jam dan 144 jam dapat dilihat pada Gambar 5.
Gambar 4. Grafik perbandingan CCV pada onggok singkong yang diawetkan pada fermentasi 48 Jam, 96 Jam dan 144 Jam
Gambar 5. merupakan grafik perbandingan arus saat onggok singkong difermentasi selama 48 jam, 96 jam dan 144 jam. Pengukuran pada onggok singkong yang difermentasi selama 144 jam dengan penambahan formalin menghasilkan arus yang lebih besar dibandingkan dengan onggok singkong yang difermentasi selama 48 jam dan 96 jam dengan penambahan formalin. Penurunan  arus tersebut terjadi karena adanya penurunan ionisasi, artinya ion-ion pada elektrolit sudah tidak mampu secara maksimal menghantarkan arus listrik (Irsan, 2016).
Gambar 5. Grafik perbandingan I pada onggok singkong yang diawetkan pada fermentasi 48 jam, 96 jam dan 144 jam

## 3.3 Analisis Pengaruh Laju Korosi
Berdasarkan pengujian karakteristik elektrik yang dilakukan selama 72 jam, diperoleh hasil pengukuran laju korosi setiap 12 jam sekali, pada masing-masing waktu fermentasi. Laju korosi pada Zn yang digunakan sebagai elektroda untuk pengujian karateristik elektrik onggok singkong tidak terlalu terlihat, namun seiring berjalannya waktu, elektroda akan terus mengalami korosi. Rata-rata laju korosi Zn yang dihasilkan setiap 12 jam pada onggok
7 8 0 10 20 30 40 50 60 70 C C V ( V o lt ) Waktu (Jam) 48 JAM 96 JAM 144 JAM
0 1 2 3 0 10 20 30 40 50 60 70 I (m A) Waktu (Jam) 48 JAM 96 JAM 144 JAM
Erviana Y, Supriyanto A, Suciyati SW,  Pauzi GA, 2020, Analisis Karakteristik Elektrik Onggok Singkong Fermentasi yang Diawetkan Sebagai Pasta Bio-Baterai, Journal of Energy Material and Instrumentation Technology , Vol 1. No. 1, 2020
singkong  yang  difermentasi  selama  48  jam  sebesar  0,0034  mm/tahun,  fermentasi  96  jam  sebesar  0,0039 mm/tahun, dan fermentasi selama 144 jam sebesar 0,0042 mm/tahun. Data tersebut menunjukan bahwa waktu fermentasi  memengaruhi  laju  korosi  dimana  semakin  lama  waktu  fermentasi,  maka  laju  korosi  yang  dihasilkan semakin besar. Karena onggok singkong yang difermentasi memiliki pH yang lebih asam. Grafik laju korosi dapat dilhat pada Gambar 6.
Gambar 6. Grafik perubahan laju korosi selama 72 Jam
Gambar 6. menunjukan grafik hubungan laju korosi terhadap waktu setiap 12 jam selama 72 jam pengamatan dengan tiga variasi waktu fermentasi. Laju korosi tertinggi diperoleh pada onggok singkong fermentasi 144 jam yaitu sebesar 0,0057 mm/tahun. Karena pada fermentasi 144 jam onggok singkong memiliki pH yang lebih rendah dan pada pengukuran selama 72 jam Zn lebih lama bereaksi dengan pasta onggok singkong yang terfermentasi. Menurut Ornelasari  (2015)  Laju  korosi  terbesar  terjadi  pada  temperatur  tinggi  dan  laju  korosi  menurun  seiring  dengan meningkatnya pH.

## 4.  Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan analisis yang telah dilakukan diperoleh kesimpulan bahwa semakin lama waktu fermentasi pada onggok singkong yang diawetkan dihasilkan karakteristik elektrik yang tinggi dan laju korosi yang lebih besar dan penambahan pengawet (formalin) pada pasta onggok singkong menghambat perkembangan bakteri sehingga karakteristik elektrik yang dihasilkan cenderung stabil.

## 5.  Daftar Pustaka
Agung,  A.  I.  2013.  Potensi  Sumber  Energi  Alternatif  dalam  Mendukung  Kelistrikan  Nasional. Jurnal  Pendidikan Teknik Elektro , 892-897.
Antika,  R.,  Hudaidah,  S.,  &  Santoso,  L.  2014.  Penggunaan  Tepung  Onggok  Singkong  yang  Difermentasi  dengan Rhizopus  sp.  sebagai  Bahan  Baku  Pakan  Ikan  Nila  Merah  (Oreochromis  niloticus). Jurnal  Rekayasa  dan Teknologi Budaya Perairan , 279-284.
Arisman.M.B. 2009. Keracunan Makanan Buku Ajar Ilmu Gizi. Jakarta: EGC.
Fadilah, S., Rahmawati, R., & Kim, M.P. 2015. Pembuatan Biomaterial dari Limbah Kulit Pisang (Musa Paradisiaca) .
Prosiding Simposium Nasional dan Pembelajaran Sains , (hal. 45-48 ). Bandung. Irsan, Supriyanto, A., & Surtono, A. 2017. Analisis Karakteristik Elektrik Limbah Kulit Singkong (Manihot Esculenta Crantz) sebagai Sumber Energi Listrik Alternatif Terbarukan untuk Mengisi Baterai Telepon Genggam. Teori dan Aplikasi Fisika , 9-18.
Kiramang, K. 2011. Potensi Pemanfaatan Onggok dalam Ransum Unggas. Jurnal Teknosains , 155-165 Muhlisin, M., Soedjarwanto, N., & Komarudin, M. 2015. Pemanfaatan Sampah Kulit Pisang dan Kulit Durian sebgai Bahan Alternatif Pengganti Pasta Batu Baterai. Jurnal Rekayasa dan Teknologi Elektro , 137-147. Ornelasari,  Rizki.  2015.  Analisa  Laju  Korosi pada  Stainless  Steel  304  Menggunakan  Metode  ASTM  G31-72  pada Media Air Nira Aren.  JTM, 112-117.
Prihandana, R., Noerwijan, K., Adinurani, P. G., Setyaningsih, D., Setiadi, S., & Hendrako, R. 2011. Bioetanol Ubi Kayu Bahan Bakar Masa Depan. Jakarta: Agromedia Pustaka.
Pulungan, N., Febria, M. A., Desma, I., Ayuningsih, R. D., & Nila, Y. 2017. Pembuatan Bio Baterai Berbahan Dasar Kulit Pisang. Hasanuddin Student Journal , 96-101 .
0 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0 10 20 30 40 50 60 70 80 L aj u Ko ro si ( mm/t ah u n ) Waktu (Jam) 48 Jam 96 Jam 144 Jam
Ervina dkk, 2020/ J. Energy Mater. Instrum. Technol. Vol 1. No. 1, 2020
Rukmana, R. 1986. Ubi Kayu, Budidaya, dan Pasca Panen. Jakarta: Kanisius.
Sumanzaya, T., Supriyanto, A.,  Pauzi, G, A. 2019. Analisis Karakteristik Elektrikonggok Singkong Sebagai Pastabio- Baterai. Teori dan Aplikasi Fisika. 231-138.