## DEGRADASI BAHAN ORGANIK DAN PEMANFAATAN ARUS LISTRIK PADA SEDIMEN TAMBAK UDANG TRADISIONAL MELALUI MICROBIAL FUEL CELL
Degradation of Organic Matter and Utilization of Electricity in Sediments of Traditional Shrimp Pond using Microbial Fuel Cell
Bambang Riyanto * , Akhiruddin Maddu, Yayan Firmansyah
Departemen Teknologi Hasil Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, IPB
Diterima 5 Juni 2012 /Disetujui 31 Oktober 2012

## Abstract
The  development  of  shrimp  farming  is  often  heading  a  major  problems  such  as  pollution  of  shrimp pond  sediment  due  to  residual  of  feed.  Microbial  fuel  cell  (MFC)  as  degrading  or  decreasing  in  the accumulation  of  organic  material  in  the  shrimp  ponds  have  not  been  developed.  This  study  aimed  to analyze decreases in the accumulation of organic material and electrical energy produced by shrimp pond sediments  through  microbial  fuel  cell.  Stages  of  research  included  water  quality  measurement  and analysis  of  sediment  ponds,  making  series  of  MFC,  electrical  current  and  voltage  measurement  and characterization  of  substrate  as  a  result  of  degradation  process  of  organic  matter.  Water  quality  of traditional shrimp pond in Jayamukti village measured were temperature ranged 29-30°C, salinity 18-20 ppm, pH 7.5-8.5, DO 3-4 mg/L and turbidity (secchi) 25-30 cm. Sediment texture classified as clay, with organic  carbon  content  (C)  1.45±0.44%,  nitrogen  (N)  0.11±0.03%,  ratio  C/N  13  and  phosphate  (P)  59 ppm. Organic matter content of shrimp pond sediment after 40 days has decreased, whereas the organic carbon matter became 1.29±0.34%, N 0.10±0.02 %, C/N ratio 12 and P content 40±4.08 ppm. Value of cation  exchange  capacity  (CEC/KTK)  also  decreased  to  21.53±2.7  (cmol(+)/kg),  and  the  value  of  base cations  were exchanged for Mg 22.30±3.07 (cmol(+)/ kg), K 4.18±0.85 (cmol(+)/kg), and Na 46.48±14 (cmol(+)/kg).  Electrical  current  generated  by  substrate  sediment  shrimp  pond  MFC,  reached  the  peak production at day-24, with values reaching ~161.99 mA/m 2 and voltage ~0.39 V.
Key words: electrical energy, microbial fuel cell, pollution, shrimp ponds sediment

## Abstrak
Pengembangan budidaya udang yang sering mengalami permasalahan besar terutama pencemaran sedimen tambak  akibat  sisa  pakan. Microbial  fuel  cell (MFC)  sebagai  pendegradasi  atau  penurunan  akumulasi  bahan organik  pada  tambak  udang  belum  pernah  dikembangkan.  Penelitian  ini  bertujuan  menganalisis  penurunan akumulasi  bahan  organik  dan  arus  listrik  yang  dihasilkan  pada  sedimen  tambak  udang  tradisional  melalui microbial  fuel  cell .  Tahapan  penelitian  meliputi  pengukuran  kualitas  air  dan  analisis  sedimen  tambak, pembuatan  rangkaian  MFC,  pengukuran  arus  dan  tegangan  listrik,  serta  karakterisasi  substrat  hasil  proses degradasi bahan organik. Kualitas air tambak udang tradisional di Desa Jayamukti yaitu suhu berkisar 29-30°C; salinitas 18-20 ppm; pH 7,5-8,5; DO 3-4 mg/L; dan kecerahan 25-30 cm. Tekstur sedimen tergolong tanah liat dengan kandungan karbon organik (C) 1,45±0,44%, nitrogen (N) 0,11±0,03%, rasio C/N 13 dan fosfor (P) 59 ppm. Setelah 40 hari aktivitas, kandungan bahan organik mengalami penurunan, yaitu karbon organik menjadi 1,29±0,34%, nitrogen  0,10±0,02%, rasio C/N 12 dan kandungan P 40±4,08 ppm. Nilai kapasitas tukar kation (KTK) juga mengalami penurunan menjadi 21,53±2,7 (cmol(+)/kg), dan nilai kation
*Korespondensi: Jln. Lingkar Akademik, Kampus IPB  Dramaga. Telp.  +622518622915 Fax. +622518622916  e-mail: bambangriyanto_ipb@ yahoo.com
basa  ditukar  untuk  Mg  22,30±3,07  (cmol(+)/kg),  K  4,18±0,85  (cmol(+)/kg),  dan  Na  46,48±14 (cmol(+)/kg). Arus listrik yang dihasilkan MFC dengan substrat sedimen tambak udang mencapai puncak produksi pada hari ke-24, dengan nilai mencapai ~161,99 mA/m 2 dan tegangan ~0,39 V.
Kata kunci: energi listrik, microbial fuel cell , pencemaran, sedimen tambak.

## PENDAHULUAN
Peningkatan produksi udang dan perkembangan  perdagangan  udang  dunia selalu diiringi berbagai isu dan permasalahan besar. Pencemaran tambak akibat sisa pakan, treatment kimia dan antibiotik, dan perkembangan  penyakit  merupakan  contoh kasus yang sering muncul (Ahn et al . 2010).
Jackson et al . (2003) menyampaikan 90% sumber protein pada tambak berasal dari pakan, 22%  dikonversi  menjadi  biomassa  udang,  7% dimanfaatkan  oleh  aktivitas  mikroorganisme, 14%  terakumulasi  pada  sedimen  dan  57% tersuspensi  di  air  tambak.  Chávez-Crooke  dan Obreque-Contreras (2010) menyampaikan bahwa  produksi  amonia  dari  ekskresi  dan pembusukan  kotoran  udang  serta  sisa  pakan sangat bervariasi yaitu 4,5%-5,5% dari biomasa udang  yang  diproduksi.  Avnimelech et  al . (2001)  menyampaikan  bahan  organik yang
mengandung nitrogen digunakan bakteri heterotrof  melalui  proses  amonifikasi  dan nitrifikasi sehingga mengakibatkan
berkurangnya  oksigen  dalam  tambak  dan menyebabkan peningkatan oksigen pada sedimen  ( Sediment  Oxygen  Demand /SOD) dalam  3  minggu  dari  0,06  g  O 2 m -2 h -1 menjadi 0,24 g O 2 m -2 h -1 . Avnimelech dan Ritvo (2003) menambahkan  hasil-hasil  metabolisme  udang dan  dekomposisi  bahan-bahan  organik  dari pemberian  pakan  yang  tinggi  pada  sedimen tambak  dapat  berkisar  10.000-200.000  mg/kg, bahkan Lemonnier dan Brizard (2001) menyampaikan  penumpukan  bahan  organik sedimen tambak telah mengakibatkan kelangsungan  hidup  udang  menurun  dari  60% menjadi 10%.
Bahan  organik  yang  terakumulasi  pada sedimen selama budidaya biasanya dilakukan pengeringan dan pengapuran (kalsifikasi)
serta  penyiponan,  selain  itu  dikembangkan pula teknik-teknik modern, contoh
bioremediasi  (Marinho-Soriano et  al .  2009), probiotik  (Wang  dan  Hang  2007), minimal water  exchange system (Aiyushirota  2009), dan bioflok (Kuhn et al . 2010).
Biofuel  cell terdiri  atas microbial  fuel  cell (MFC) dan enzymatic fuel cell (Hong et al . 2008).
Penggunaan mikroba dalam fuel cell
menggantikan  fungsi  enzim  sehingga  dihasilkan substrat  yang  lebih  murah  (Shukla et  al .  2004).
Microbial  fuel  cell secara  mekanisme  dilakukan dengan  memanfaatkan  mikroorganisme  yang terdapat pada substrat untuk  mendegradasi bahan organik dan menghasilkan elektron yang ditransfer  ke  anoda  kemudian  dialirkan  melalui sirkuit  eksternal,  sebelum  bereaksi  dengan penerima  elektron  di  katoda  (Chae et  al .  2008;
Pant et al . 2010).
Microbial  fuel  cell telah  dikembangkan dalam pengolahan limbah hasil perikanan (You 2009)  dan  mengurangi  tingkat  pencemaran lingkungan  perairan  (Oh et  al .  2010).
Implementasi  pengembangan  MFC  ternyata dapat menurunkan bahan organik pada sedimen.  Hong et  al .  (2008)  menyampaikan bahwa  kandungan  karbon  organik  pada sedimen  Danau  Ilgam  Seoul  mengalami penurunan  dari  3,52%  menjadi  2,37%  dan Hong et al . (2009b) juga menyampaikan bahwa kandungan  karbon  organik  sedimen  Danau Sihwa  Korea  mengalami  penurunan  dari  6,4% menjadi  4,20%.  Riyanto et  al .  (2011)  juga menyampaikan  bahwa  bahan  organik  dari sedimen laut Teluk Jakarta menggunakan MFC mengalami  penurunan,  yaitu  karbon  organik menjadi 1,88±0,07%, nitrogen total 0,15±0,03, dan fosfor 88±15,91%.
Microbial  Fuel  Cell (MFC)  sebagai  teknologi baru proses percepatan penurunan kadar
akumulasi bahan organik pada tambak udang belum  dikembangkan,  selain  dimungkinkan dapat dikembangkan sebagai penghasil energi  listrik.  Logan  (2008)  menyampaikan listrik  yang  dihasilkan  dari  MFC  dapat ditimbulkan  dari  proses  degradasi  bahan organik  melalui  reaksi  katalitik  atau  melalui mekanisme bioelektrokimia mikroorganisme. Penelitian mempelajari fungsionalisasi
sedimen  tambak  udang  menggunakan  MFC
menjadi  sangat  penting  untuk  dilakukan. Penelitian ini bertujuan menganalisis penurunan  akumulasi  bahan  organik  dan energi  listrik  yang  dihasilkan  pada  sedimen tambak udang melalui microbial fuel cell .

## MATERIAL DAN METODE Bahan dan Alat
Bahan  yang  digunakan  berupa  sedimen dan  air  tambak  pada  tambak  udang  tradisional rakyat  yang  memiliki  produktivitas  rendah (BSN  2009)  di  Desa  Jayamukti,  Kecamatan Belanakan,  Subang  Jawa  Barat.  Bahan  lain yang  digunakan  adalah  elektroda  karbon  grafit dengan  bahan treatment elektroda  berupa  HCl 1N,  NaOH  1N,  akuades,  dan  air  deionisasi. Bahan-bahan  yang  digunakan  untuk  pengujian karakteristik sedimen tambak dan substrat MFC adalah  akuades,  air  bebas  ion,  air  bebas  ion yang  bebas  CO 2 ,  NaCl,  KCl,  HCl,  larutan ekstraksi Olsen 20 mL, karbon hitam, amonium asetat,  kalium  dikromat,  larutan  standar  5.000 ppm  C,  etanol  96%,  pasir  kuarsa  bersih,  dan bufer pH.
Alat  yang  digunakan Eikmann  Grab volume
1  L,  peralatan  pembuatan  rangkaian  dan pengukuran  arus  serta  tegangan  MFC  meliputi gelas ukur 500 mL, multimeter (Masda DT830D), elektroda karbon grafit (berbentuk silinder dengan dimensi  (39  x  7  mm),  resistor  560  Ω  ±  5%,  dan kabel  N.Y.A  ETERNA  (1  x  2,5  mm).  Alat-alat analisis  fisika  kimia  sedimen  dan  air  tambak meliputi  kertas  lakmus, portable  waterproof dissolved oxygent meter (HI  9142), refraktometer
(Milwaukee MR 100 ATC Salinity
Refractometer ), oven, desikator, destilator, Freeze dryer ALPHA 1-2/LD.

## Metode Penelitian
Tahapan  penelitian  meliputi  pengukuran kualitas  air  tambak  dan  karakterisasi  sedimen tambak  udang  (Hong et  al .  2009a),  pembuatan rangkaian MFC, pengukuran arus, dan tegangan  listrik  (Holmes et  al .  2004)  serta karakterisasi  substrat  hasil  proses  degradasi bahan organik MFC (Hong et al . 2009a).

## Pengukuran Kualitas Air dan Karakterisasi Sedimen Tambak Udang
Pengukuran kualitas air tambak meliputi suhu, DO, pH, salinitas dan kecerahan, yang mengacu  pada  BSN  (2009).  Karakterisasi sedimen tambak udang mengacu Hong et al . (2010)  dan  Wignyosukarto  (1998),  yang meliputi  tekstur  tanah,  pH  (H 2 O  dan  KCl), daya  hantar  listrik  (DHL),  jumlah  karbon organik,  jumlah  nitrogen  total,  fosfor tersedia,  kapasitas  tukar  kation  (KTK),  K dapat  ditukar  (K  dd),  Ca  dapat  ditukar  (Ca dd), dan Mg dapat ditukar (Mg dd).
Sedimen  tambak  udang  diambil  pada  3 stasiun (stasiun I pada daerah air masuk atau inlet , stasiun II di tengah tambak, stasiun III pada sekitar saluran pembuangan air atau outlet ), pada masing-masing stasiun dilakukan  pengambilan  kembali  (ulangan) sebanyak  3  kali  pada  area  yang  berlainan (Ghangrekar dan Shinde 2003).

## Pembuatan Rangkaian MFC
Pembuatan  rangkaian  MFC  mengacu Holmes et  al .  (2004),  sedimen  dimasukkan ke dalam gelas piala hingga ketinggian 3 cm, kemudian  elektroda  anoda  yang  terbuat  dari karbon grafit berbentuk silinder dimensi 39 x 7 mm ditutup dengan sedimen setinggi 2 cm. Air tambak sebanyak 400 mL dimasukkan ke dalam  gelas  piala  dan  didiamkan  selama  24 jam  untuk  mengendapkan  partikel-partikel sedimen. Elektroda katoda ditempatkan 1 cm dari  permukaan  sedimen  tambak  pada  badan air  pada  hari  berikutnya.  Kabel  dari  anoda dan katoda dihubungkan dengan resistor yang memiliki hambatan 560 Ω ± 5%. Air yang
hilang  selama  masa  pengamatan  karena penguapan  diganti  dengan  air  yang  telah diionisasikan. Microbial fuel cell dioperasikan  pada  kondisi  gelap  (dalam ruang  tanpa  pencahayaan)  pada  suhu  sekitar 27°C  dan  dibuat  sebanyak  2  buah  serta  1 buah lagi sebagai kontrol (dengan anoda dan katoda tidak dihubungkan). Model rangkaian MFC disajikan pada Gambar 1.

## Pengukuran Arus dan Tegangan Listrik MFC
Pengukuran  arus  dan  tegangan  listrik dilakukan  menggunakan  multimeter  Masda DT830D.  Penentuan  lamanya  pengukuran didasarkan pada pola kecenderungan perubahan  arus  dan  tegangan  listrik  yang dihasilkan  dari  penguraian  bahan  organik oleh mikroorganisme (Holmes et al . 2004).

## Karakterisasi Substrat Hasil Proses Degradasi Bahan Organik MFC
Analisis  yang  digunakan  sama  dengan karakterisasi  sedimen  tambak  udang,  yaitu kandungan  karbon  organik,  nitrogen,  fosfor,  pH, daya hantar listrik (DHL), K dapat ditukar (K dd), Ca  dapat  ditukar  (Ca  dd),  dan  Mg  dapat  ditukar (Mg  dd),  serta  kapasitas  tukar  kation  (KTK) (Hong et al . 2010; Wignyosukarto 1998) .

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Kualitas Air dan Karakteristik Sedimen Tambak Udang Tradisional
Kualitas air tambak udang tradisional Desa Jayamukti memiliki suhu berkisar 29-
Gambar 1 Model rangkaian MFC.
30°C;  salinitas  18-20  ppm;  pH  7,5-8,5;  DO 3-4  mg/L  dan  kecerahan  25-30  cm.  Nilai semua  parameter  kualitas  air  tersebut  masih dalam  kisaran  SNI  7310:2009  (BSN  2009) sehingga masih baik untuk pertumbuhan dan kelangsungan hidup udang. Sedimen tambak udang tradisional Desa Jayamukti merupakan tanah  lumpur  berwarna  abu-abu  kehitaman yang  terdiri  atas  pasir  0%,  debu  23,6%  dan liat 76,4% (Tabel 1).
Wang et  al. (2008)  menyampaikan bahwa partikel  liat  merupakan  bagian  terkecil  dari padatan  penyusun  tanah  dengan  diameter 0,0005-0,002 mm. Hal ini menjadi memungkinkan  bahwa  muatan  listrik  tiap satuan  massa  dibanding  fraksi  penyusun  tanah yang  lain  (pasir  dan  debu)  akan  sangat  besar sehingga dapat diduga pula bahwa partikel liat berpotensi sangat besar dalam mengikat ion-ion kimia.  Partikel  liat  merupakan  koloid  tanah, yang bersifat dapat menyelaputi atau berfungsi sebagai perekat/semen
sehingga memungkinkan  pembentukan  agregat  mikro penyerap atau pengikat dari unsur hara.
Kandungan  C-organik  pada  sedimen tambak  udang  tradisional  di  Desa  Jayamukti dibandingkan  dengan  standar  masih  tergolong rendah.  Hong et  al .  (2010)  menyampaikan bahwa  kandungan  karbon  organik  pada ekosistem tertutup relatif lebih rendah dibandingkan pada ekosistem terbuka,
misalnya  laut  dan  sungai.  Kondisi  ini  diduga karena  akumulasi  bahan  organik  yang  hanya dipengaruhi  oleh  jumlah  materi  organik  yang masuk  (sisa  pakan  dan  aktivitas  metabolisme udang),  selain  itu  laju  pengendapan  pada sedimen  dan  kecepatan  degradasi  bahan organik  sangat  kecil.  Adanya  perbedaan karakteristik substrat dan jumlah bahan organik diduga  akan  berdampak  pada  kinerja  MFC yang  ada  (Chadhuri  dan  Lovley  2003),  serta kandungan karbon dan nitrogen lebih kecil dari 15  menunjukkan  telah  terjadinya  mineralisasi N.  Nilai-nilai  kation  dapat  ditukar  untuk  Ca tergolong  sedang,  dan  Mg,  K  serta  Na tergolong tinggi. Tanah-tanah dengan kejenuhan basa rendah, berarti kompleks
Tabel 1  Karakteristik sedimen tambak udang tradisional dibandingkan dengan standar kondisi untuk budi daya udang dan berbagai penelitian lainnya
Sediment tambak udang tradisional Standar kondisi Hong et al . Riyanto et al . Parameter uji Rataan sedimen budi daya Inlet * Tengah * Outlet * (2008) 2 (2011) 3 tambak * udang 1 Tekstur Pasir (%) 0 0 0 0 liat, lempung - 20 Debu (%) 22,3 24 24,3 23,6 - 49 berpasir Liat (%) 77,7 76 75,7 76,4 - 31 pH: H 2 O 7,9±0,12 8±0,1 7,7±0,06 7,9±0,35 5,5-7,0 7,5 7,7±0,35 KCl 7,6±0,12 7,7±0,1 7,3±0,06 7,5±0,14 - - 7,3±0,14 DHL (dS/ m) 4,86±1,12 6,23±1,25 3,85±0,15 4,98±1,34 - - 6,39±1,46 Salinitas (mg/ L) 2536 3303 1973 2604±753 - - 3405±841 Bahan Organik (dalam contoh kering 105 °C): C (%) 1,37±0,29 1,76±0,24 1,2±0,18 1,45±0,44 3-5 3,52 ± 0,38 2,19±0,44 N (%) 0,12±0,24 0,13±0,02 0,09±1,7 0,11±0,03 0,4-0,75 - 0,19±0,06 C/ N 12 13 13 13 10 - 12 P 2 O 5 (ppm) 96,6±41,42 46±7,55 35±2 59±35,4 30-60 - 128±4,95 KTK (cmol(+)/kg) 25,38±2,70 22,59±3,71 21,89±4,56 23,28±3,60 >20 ** - 18,46±1,24 Ca (cmol(+)/kg) 9,98±0,33 8,91±1,61 7,7±0,49 8,86±1,3 5-20 ** - - Mg (cmol(+)/kg) 28±7,09 28,04±1,79 22,44±0,85 26,16±4,6 1,5-8,0 ** - - K (cmol(+)/kg) 6,28±1,33 6,28±0,29 4,85±0,33 5,8±1 0,5-1,0 ** - - Na (cmol(+)/kg) 55,76±25,06 70,35±12,48 39,32±2,08 55,15±19 0,7-1,0 ** - - Keterangan : 1 Nilai standar untuk budidaya udang SNI 7310:2009 (BSN 2009)
2 Karakteristik sedimen Danau Ilgam, Seoul (Hong et al . 2008)
3 Karakteristik sedimen Teluk Jakarta (Riyanto et al. 2011).
* Karakteristik sedimen tambak udang tradisional Desa Jayamukti diuji Balai Penelitian Tanah, Bogor.
** Nilai standar untuk budidaya udang windu berdasarkan Wignyosukarto (1998)
serapan lebih banyak diisi oleh kation-kation asam, yaitu H + dan Al 3+ .

## Karakteristik Sedimen Tambak Udang Tradisional sebagai Substrat MFC
Sedimen  tambak  udang  tradisional  Desa Jayamukti  sebagai  Substrat  MFC  secara  visual mengalami perubahan warna yaitu dari abu-abu kehitaman  menjadi  coklat  muda  (Gambar  2). Warna hitam pada sedimen umumnya mengindikasikan  kandungan  bahan  organik yang  meliputi  residu  tanaman  dan  humus. Jumlah  bahan  organik  tersebut  lebih  tinggi dibandingkan  dengan  sedimen  yang  berwarna cokelat (Voroney 2007) sehingga dapat diduga telah  terjadi  penurunan  jumlah  bahan  organik yang  ada  akibat  penggunaan  sebagai  substrat dari MFC.
Kandungan  bahan  organik  pada  sedimen setelah  40  hari  pengukuran  sebagai  substrat MFC  secara  analisis  juga  terlihat  mengalami penurunan  (Tabel  2).  Adanya  penurunan  ini diduga
disebabkan oleh aktivitas mikroorganisme  yang  mengurai  bahan  organik dalam  sedimen  tersebut  menjadi  komponen- komponen  lainnya  (Tender et  al .  2002).
Mikroorganisme  secara  alami  mengoksidasi bahan  organik  yang  tersedimentasi  dari  kolom air  dan  mereduksi  Fe  (III)  atau  Mn  (IV). Beberapa jenis mikroorganisme mendegradasi

## A B
Gambar  2  Perubahan  warna  sedimen  tambak udang  tradisional  A  =  Kondisi  awal substrat  sedimen  tambak  udang (warna kehitaman) B = Kondisi akhir substrat  setelah  40  hari  pengukuran dengan MFC (warna cokelat muda).
bahan  organik  kompleks  dan  menghasilkan produk  fermentasi  (asetat),  dan  penerima elektron  (senyawa aromatik  dan  asam  lemak rantai panjang) (Lovley 2006).

## Produksi Arus dan Tegangan Microbial Fuel Cell
Jumlah arus listrik yang dihasilkan pada hari pertama pengukuran adalah 15,7 mA/m 2
( inlet ),  15,7  mA/m 2 (tengah),  11,4  mA/m 2
( outlet ),  dan  21,4  mA/m 2 (kontrol).  Kondisi tersebut  menurun  drastis  pada  hari  kedua, yaitu  sebesar  1,4  mA/m 2 ( inlet ),  2,1  mA/m 2
(tengah),  0  mA/m 2 ( outlet )  dan  2,1  mA/m 2 (kontrol), selanjutnya meningkat dan mencapai  puncak  pada  hari  ke-24,  yaitu sebesar 161,99 mA/m 2 dan tegangan sebesar 0,39 V (Gambar 3 dan Gambar 4).
Arus  listrik  yang  dihasilkan  pada  hari pertama  tinggi,  diduga  disebabkan  adanya akumulasi  elektron  yang  telah  ada  pada sedimen, sedangkan peningkatan jumlah arus listrik dari hari kedua dan seterusnya diduga merupakan  hasil  dari  aktivitas  dan  jumlah mikroorganisme  pada  sedimen  yang  makin meningkat.  Penurunan  jumlah  arus  listrik menjelang  akhir  pengukuran  disebabkan bahan  organik  yang  terdapat  disekitar  anoda berkurang.
Pola  produksi  arus  listrik  pada  MFC tambak  udang  menunjukkan  kesamaan  dengan beberapa penelitian serupa, contoh Hong et al .
(2009b)  yang  menggunakan  sedimen  sungai sebagai  substrat  dalam  MFC.  Hong et  al .
(2009b)  menyampaikan  bahwa  arus  maksimal yang  dihasilkan  adalah  sebesar  29,3  mA/m 2 kemudian mengalami penurunan secara bertahap  seiring  dengan  waktu.  Perbedaan jumlah arus yang dihasilkan diduga disebabkan oleh  jenis  air  (air  laut  atau  air  tawar),  jumlah bahan organik yang terkandung dalam sedimen, dan berbagai kondisi operasi lainnya. Kinerja  MFC  diduga  dapat  juga  dipengaruhi oleh  kecepatan  degradasi  substrat,  kecepatan transfer elektron oleh bakteri ke anoda, transfer proton dalam larutan (Liu et al . 2005), aktivitas mikroorganisme, dan substrat yang
Tabel 2  Karakteristik substrat rangkaian MFC dari sedimen tambak udang tradisional dibandingkan dengan berbagai penelitian lainnya
Sediment tambak udang tradisional Hong et al . Riyanto et al. Parameter uji Rataan sedimen tambak Rangkaian MFC udang tradisional (sebelum (2009b) 1 (2011) 2 Inlet * Tengah * Outlet * Rataan * ada rangkaian MFC) pH: H 2 O 7,9±0,35 7,9±0,05 7,8±0,1 7,7±0,15 7,8±0,13 - 8,15±0,07 KCl 7,5±0,14 7,6±0 7,6±0 7,4±0,23 7,5±0,14 - 7,85±0,07 DHL (dS/ m) 4,98±1,34 5,46±0,98 6,39±1,34 5,60±1,43 5,8±1,18 - 7,42±1,94 Salinitas (mg/ L) 2604±753 2877 3400 2963 3080±671 - 3995±1124 Bahan Organik (dalam contoh kering 105 °C): 1,45±0,44 1,22±0,15 1,61±0,44 1,04±0,03 1,29±0,34 4,20 1,88±0,40 C (%) N (%) 0,11±0,03 0,09±0,01 0,12±0,02 0,09±0 0,10±0,02 - 0,15±0,03 C/ N 13 12 13 11 12 - 12 P 2 O 5 (ppm) 59±35,4 44±1,9 40,7±4,4 36,3±1,6 40±4,08 - 88±15,91 KTK (cmol(+)/kg) 23,28±3,60 19,18±0,59 24,47±2,59 20,92±0,54 21,53±2,7 - 17,27±0,51 Ca (cmol(+)/kg) 8,86±1,3 12,18±1,77 15,04±3,52 11,49±0,15 12,91±2,56 - - Mg (cmol(+)/kg) 26,16±4,6 20,68±0,96 25,99±2,41 20,20±0,21 22,30±3,07 - - K (cmol(+)/kg) 5,8±1 3,84±0,36 5,17±0,65 3,51±0,12 4,18±0,85 - - Na (cmol(+)/kg) 55,15±19 39,01±3,46 63,76±9,62 36,67±1,17 46,48±14 - - Keterangan : 1 Karakteristik sedimen Danau Ilgam, Seoul (Hong et al . 2008)
2 Karakteristik sedimen Teluk Jakarta (Riyanto et al. 2011)
* Karakteristik sedimen tambak udang tradisional Desa Jayamukti diuji Balai Penelitian Tanah, Bogor.
Gambar 3 Hasil pengukuran kuat arus listrik MFC dengan substrat sedimen tambak udang [◊] inlet, [ ☐ ] tengah, [Δ] outlet, dan [×]kontrol.
Gambar 3 Hasil pengukuran tegangan listrik (voltase) MFC dengan substrat sedimen tambak udang [◊] inlet, [ ☐ ]tengah, [Δ] outlet, dan [×] kontrol.
digunakan  (Chauduri  dan  Lovley  2003). Jenis  bahan  dan  struktur  anoda  berdampak juga  pada  penempelan  mikroorganisme, transfer  elektron,  dan  pada  beberapa  kasus, oksidasi substrat (Watanabe 2008).
Salinitasperairandidugajugamempengaruhi kinerja  MFC.  Hong et  al .  (2010)  menggunakan sedimen  sungai  sebagai  substrat  MFC  melaporkan arus  listrik  maksimal  yang  dihasilkan  sebesar  20,2 mA/m 2 ,  sedangkan  penelitian  Holmes et  al .  (2004) yang menggunakan sedimen laut sebagai
substratnya, menghasilkan arus listrik
maksimal  sebesar  30  mA/m 2 .  Lowy et  al .  (2006) menyatakan  bahwa  air  laut  memiliki  konduktivitas listrik  yang  tinggi,  yaitu  sebesar  ~50,000  S/cm, dibandingkan  perairan  tawar,  yaitu  sebesar  ~500 S/cm  sehingga  mempengaruhi  besarnya  arus  listrik yang  dihasilkan.  Jenis  sedimen  juga  berpengaruh terhadap  jenis  mikroorganisme  dominan  yang berperan  dalam  MFC.  Mikroorganisme  sedimen perairan  tawar  didominasi  oleh  bakteri  dari  famili Geobacteraceae ,  sedangkan  pada  perairan  laut  oleh bakteri  dari  famili Desulfobulbaceae (Holmes et  al . 2004).

## KESIMPULAN
Kandungan bahan organik pada sedimen tambak  udang  tradisional  setelah  40  hari pengukuran  menggunakan  MFC  mengalami penurunan  dan  dapat  menghasilkan  arus listrik  yang  mencapai  puncak  produksi  arus listrik  pada  hari  ke-24  sebesar  ~161,99 mA/m 2 dan tegangan sebesar ~0,39 V.

## DAFTAR PUSTAKA
Ahn  TA,  Kroeze  C,  Bush  SR,  Mol  APJ. 2010.  Water  pollution  by  intensive brackish  shrimp  farming  in  south-east Vietnam:  causes  and  option  for  control.
Journal Agriculture  Water  Management 97(6): 872-882.
Aiyushirota.  2009. Konsep  Budidaya  Udang Sistem  Bakteri  Heterotroph  dengan Bioflocs. Bandung: Biotechnology Consulting dan Trading. Avnimelech Y, Ritvo G, Meijer LE, Kochba M.  2001.  Water  content,  organic  carbon and  dry  bulk  density  in  flooded sediment. Journal Agricultural Engineering 25(1): 25-33.
Avnimelech Y, Ritvo G. 2003. Shrimp and fish pond  soils:  processes  and  management. Journal Aquaculture 220(1-4): 549-567.
[BSN]  Badan  Standardisasi  Nasional.  2009.
Produksi Udang Windu (Penaeus monodon)  di  Tambak  dengan  Teknologi
Sederhana . http://bsn.go.id/ [4 Juli 2011]. Chaudhuri  SK,  Lovley  DR.  2003.  Electricity generation  by  direct  oxidation  of  glucose in mediatorless microbial fuel cell. Natural Biotechnology 21(10): 1229-1232.
Chae KJ, Choi M, Ajayi FF, Park W, Chang IS,  Kim  IS.  2008.  Mass  transport through  a  proton  exchange  membrane (Nafion) in  microbial  fuel cells. Journal Energy Fuel 22(1): 169-176.
Chàvez-Crooke P, Obreque-Conteras J. 2010. Bioremediation  of  aquaculture  wastes.
Journal Biotechnology 21(3): 313-317.
Ghangrekar  MM,  Shinde VB.  2003.  Microbial fuel  cell:  a  new  approach  of  wastewater treatment with power generation.
www.ghangrekar@civil.iitkgp.ernet.in. [12 Januari 2011].
Holmes DE, Bond DR, O’Neil RA, Reimers CE, Tender LM, Lovley DR. 2004.
Microbial  community  associates  with electrodes  harvesting  electricity  from a variety of aquatic sediments. Journal Microbial Ecology 48(2): 178-190.
Hong SW, Kim HJ, Choi YS, Chung TH. 2008. Field experiments on bioelectricity production  from  lake  sediment  using microbial  fuel  cell  technology. Bulletin Korean Chemical 29(11): 2189-2194.
Hong  SW,  Chang  IS,  Coi  YS,  Chung  TH.
2009a. Experimental evaluation of influential factors for electricity harvesting from sediment using microbial fuel cell.
Journal Bioresource Technology 100(12): 3029-3035.
Hong SW, Choi YS, Chung TH, Song JH, Kim HS.  2009b.  Assessment  of  sediment remediation  potential  using  microbial  fuel cell. World Academy of Science, Engineering and Technology 54: 683-689. Hong  SW,  Kim  HS,  Chung  TH.  2010. Alteration of sediment organic matter in sediment microbial fuel cells. Journal Environmental Pollution 158(1): 185-191. Jackson  C,  Preston  NP,  Burford  MA.  2003.
Nitrogen  budget  and  effluent  nitrogen components at an intensive shrimp farm. Journal Aquaculture 218(1-4): 397-411. Kuhn  DD,  Lawrence  AL,  Boardman  GD,
Patnaik S, Marsh L. 2010. Evaluation of two types of bioflocs derived from biological  treatment  of  fish  effluent as  feed  ingredients  for  Pacific  white shrimp, Litopenaeus  vannamei. Journal Aquaculture 303(1-4):28-33.
Lemonnier H, Brizard R. 2001. Number of shrimp crops and shrimp density effects sediment  accumulation on earthen pond bottoms.  World Aquaculture
Society  meeting,  January  21–25,  2001, Disney’s Coronado Springs Resort Lake Buena  Vista,  Florida. Book  of  Abstracts 365p.
Liu  H,  Cheng  S,  Logan  BE.  2005.  Power generation  in  fed-batch  microbial  fuel cell  as  a  function  of  ionic  strength,
temperature  and  reactor  configuration. Journal Environmental Science Technology 39(14): 5488-5493.
Logan  BE.  2008. Microbial  Fuel  Cell .  New Jersey: John Wiley & Sons Ltd. 1-199p. Lovley  DR.  2006.  Microbial  fuel  cell:  novel microbial  physiologies  and  engineering approaches. Biotechnology 17(3): 327-332. Lowy  DA,  Tender  LM,  Zeikus  JG,  Park  DH,
Lovley DR. 2006. Harvesting energy from the marine sediment-water interface II kinetic  activity  of  anoda  materials.
Biosensor Bioelectronic 21(11): 2058-2063. Marinho-Soriano  E,  Panucci  AR,  Carneiro MAA,  Pereira  DC.  2009.  Evaluation  of Gracilaria  caudata J.  Agardh  for
bioremediation of nutrients from shrimp farming wastewater. Bioresource
Technology 100(24): 6192-6198.
Oh  ST,  Kim  JR,  Premier  GC,  Lee  TH,  Kim
J,  Changwon  K,  Sloan  WT.  2010.
Sustainable  wastewater  treatment:  How might  microbial  fuel  cells  contribute. Journal Biotechnology 28(6): 871-881. Pant  D,  Bogaert  GV,  Diels  L,  Vanbroekhoven K.  2010.  A  review  of  the  substrates  used in  microbial  fuel  cells  (MFCs)  for sustainable  energy  production. Journal Bioresource Technology 32(9): 870-876. Riyanto  B,  Mubarik  NR,  Idham  F.  2011.
Energi  listrik  dari  sedimen  laut  Teluk Jakarta  melalui  teknologi microbial  fuel cell . Jurnal Pengolahan Hasil Perikanan Indonesia 14(1): 32-42. Shukla  AK,  Suresh  P,  Berchmans  S,
Rajendran A. 2004. Biological fuel cells and  their  applications. Journal  Current Science 87(4): 455-468.
Tender  LM,  Reimers  CE,  Stecher  HA, Holmes  DE,  Bond  DR,  Lowy  DA, Pilobello K, Fertig SJ, Lovley DR. 2002. Harnessing microbially generated power on  the  seafloor. Natural  Biotechnology 20(8): 821-825.
Voroney RP. 2007. The Soil Habitat. Di dalam: Paul EA  (editor). Soil  Microbiologi,  Ecology, and Biochemestry . Chennai: Elvesir Inc.
Wang  YB,  Hang  JZ.  2007.  The  role  of probiotic  cell  wall  hydrophobicity  in bioremediation  of  aquaculture. Journal Aquaculture 269(1-4): 349-354.
Wang  D,  Fu  B,  Zhao  W,  Hu  H,  Wang  Y. 2008.  Multifractal  characteristics  of  soil particle  size  distribution  under  different land-use  types  on  the  Loess  Plateau, China. Catena 72(1):29-36.
Watanabe  K.  2008.  Recent  developments  in microbial  fuel  cell  technologies  for sustainable  bioenergy. Journal  Bioscience Bioenginering 106(6): 528-536. Wignyosukarto B. 1998. Kendala peningkatan  budidaya  tambak  udang  di Pantai  Utara  Jawa  kasus  Randusanga Kulon  Kabupaten  Brebes  Propinsi  Jawa
Tengah. Media Teknik 20(2): 44-52.
You SJ, Ren NQ, Zhao QL, Wang JY, Yang FL.  2009.  Power  generation  and electrochemical  analysis  of  biocathode microbial  fuel  cell  using  graphite  fiber brush  as  cathode  material. Journal  Fuel Cells 9(5): 588-596.
Masyarakat Pengolahan Hasil Perikanan Indonesia