## Potensi Perolehan Energi Listrik dalam Proses Pengolahan Limbah Tahu Melalui Microbial Fuel Cell (MFC)
Ayu Diah Syafaati 1* , Diana Rahayuning Wulan 2 , Irwan Nugraha 3
1,3 Jurusan Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi, UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta
2 Bidang Teknologi Lingkungan, Pusat Penelitian Kimia, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Bandung *ayudiahsyafaati17@gmail.com

## ABSTRAK
Kebutuhan      energi      di      Indonesia      yang      semakin      meningkat,      mendorong dikembangkannya  berbagai  penelitian  berbasis  teknologi  terbarukan  yang  efisien dan  ramah lingkungan.  Salah  satu  teknologi  alternatif  yang  dikembangkan  adalah Microbial  Fuel  Cell (MFC). Microbial  Fuel  Cell (MFC)  bekerja  dengan  memanfaatkan  mikroorganisme  untuk mendegradasi      senyawa      organik      sehingga      dapat      menghasilkan      energi      listrik. Beberapa penelitian   MFC   telah   dilakukan   pada Single MFC.   Pada   penelitian   ini dilakukan  pengembangan  untuk  mengetahui  pengaruh  pengolahan  limbah  secara Stack Microbial  Fuel  Cell (MFC)  terhadap  kuat  arus  yang  diproduksi.  Sistem  ini  menggunakan elektroda karbon  brush,  Proton  Exchange  Membran (PEM)  sebagai  penukar  kation,  limbah cair tahu sebagai sumber   substrat,   dan   isolat   bakteri   asli   limbah   cair   tahu   sebagai pendegradasi,      sehingga  diketahui      kemampuan      dalam      sistem      tersebut      untuk menghasilkan      energi      listrik      sekaligus  menurunkan      nilai Chemical  Oxygen  Demand (COD).   Nilai Optical   Density (OD)   diukur   untuk   mengetahui   aktivitas metabolisme bakteri,  dengan  panjang  gelombang  570  nm.  Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  proses Microbial Fuel Cell (MFC) yang berlangsung selama 72 jam menghasilkan potensi kuat arus listrik sebesar 0,96 mA pada Stack MFC dan Blanko sebesar 0,43 mA. Dibandingkan dengan Blanko Single Chamber ,   perolehan   kuat   arus   listrik Stack MFC   lebih   besar. Sistem ini juga menurunkan nilai Chemical Oxygen Demand (COD) pada range 28 – 38 %.
Kata  Kunci : Chemical  Oxygen  Demand ; Microbial  Fuel  Cell ; Stack MFC;  Limbah  Tahu,; Kuat Arus

## ABSTRACT
The need of energy in Indonesia was increasing and encouraging to develope some efficient renewable   technology   and   environmental   friendly   researches.   One   of   the alternative energy that can be used is Microbial Fuel Cell (MFC). Microbial Fuel Cell (MFC) works by using  microorganisms  to  degrade  organic  compounds  that  can  generate  electrical  energy. Several   studies   have   been   conducted   on   Single   Chamber   MFC.   In   this   study, conducted to determine the effect of wastewater treatment through Stack Microbial Fuel Cell (MFC)  on  current  producing.  The  system  used  carbon  brush  electrode,  Proton  Exchange Membrane (PEM) as cation exchanger, tofu liquid waste as source of substrate, and bacterial isolated tofu liquid waste as degrading organic substrate, that has known in system's ability to generate  electrical  energy  as  well  as  reduce  COD  value.  Optical  Density  (OD)  value  was measured  to  determine  the  metabolic  activity  of  bacteria,  with  wavelength  570  nm.  The research showed that Microbial Fuel Cell (MFC) that lasted for 72 hours resulted potential of electrical current    0.96 mA  at    Stack  MFC  and  Blank  0,43  mA.    The  acquisition of  electric current  Stack  MFC  was  greater  than  Blank  Single  Chamber.  In  addition,  it  also  decreased Chemical Oxygen Demand (COD) value in the range of 28-38%.
Keywords :  Chemical  Oxygen  Demand;  Current;  Microbial  Fuel  Cell;  Stack  MFC;  Tofu liquid waste

## PENDAHULUAN
Penggunaan  bahan  bakar  berbasis hidrogen  telah  banyak  digunakan  untuk berbagai  keperluan  pembangkit  energi. Salah  satunya  adalah  digunakan  untuk membangkitkan  listrik  melalui fuel  cell . Fuel  Cell merupakan  energi  alternatif ramah  lingkungan  yang  telah  banyak dikembangkan. Fuel  Cell bersifat  ramah lingkungan  karena  tidak  menghasilkan pencemaran,  bahkan    dapat  digunakan untuk  mengatasi  masalah  lingkungan dengan  cara  mendaur  ulang  limbah menjadi  sumber  energi. Fuel  cell tersusun atas dua unit dasar, yaitu anoda dan katoda. Anoda  berperan  sebagai  tempat  terjadinya pemecahan  hidrogen  menjadi  proton  dan elektron.  Katoda  berperan  sebagai  tempat terjadinya  reaksi  penggabungan  proton, elektron, dan oksigen untuk membentuk air (Shukla et al.,2004). Fuel Cell menghasilkan  energi  dalam  bentuk  energi listrik  dengan  cara  memproduksi  dan mengendalikan  arus  elektron. Fuel  Cell konvensional memperoleh elektron dengan melepaskan atom hidrogen. Untuk menghasilkan hidrogen bebas maka dibutuhkan  katalis  yang  ditempatkan dalam  ruang  anoda  (Nasruddin,  2009). Katalis  tersebut  dapat  berasal  dari  sel hidup  seperti  mikroba. Fuel  Cell jenis  ini disebut  dengan Microbial  Fuel  Cell (MFC).
Microbial  Fuel  Cell (MFC)  menjadi salah  satu  teknologi  alternatif  yang  dipilih dikarenakan sifatnya yang ramah lingkungan dan mampu mengurangi dampak  pencemaran  lingkungan  yang dihasilkan  limbah  organik,  serta  MFC berpotensial  menghasilkan  energi  listrik. Microbial Fuel Cell (MFC) memanfaatkan materi  organik  yang  digunakan  oleh mikroba  sebagai  sumber  energi  dalam melakukan aktivitas metabolisme. Microbial  Fuel  Cell (MFC)  bekerja
melalui aksi bakteri yang dapat
mengantarkan  elektron-elektron  ke  anoda.
Elektron    mengalir  dari  anoda  melalui sebuah kawat ke katoda yang menghasilkan  arus  listrik  (Rabaey  et  al., 2005). Selain ramah lingkungan, Microbial Fuel  Cell (MFC)  memiliki  kelebihan, dimana  energi  listrik  yang  dihasilkan berasal  dari  pemanfaatan  limbah  organik. Salah  satu  limbah  organik  yang  dapat dimanfaatkan adalah limbah cair tahu.
Limbah  tahu  berasal  dari  Industri tahu,  dimana  menghasilkan  dua  macam limbah tahu, yaitu limbah padat dan limbah cair.  Limbah  padat  berupa  ampas  tahu yang  diperoleh  pada  saat  ekstraksi  susu kedelai  (penyaringan),  sedangkan  limbah cair  dihasilkan  setelah  koagulasi  protein susu  kedelai  dan  pada  saat  proses pengepresan atau pencetakan tahu. Limbah cair  tahu  merupakan  salah  satu  limbah yang  banyak  menimbulkan  permasalahan lingkungan karena kandungan bahan organiknya  yang  tinggi  serta  mudah membusuk  sehingga  menghasilkan  bau yang  tidak  sedap.  Kandungan  bahan organik  dalam  limbah  cair  tahu  cukup tinggi,  begitupun  dengan  kadar  COD  dan BOD-nya    (Subekti,  2011).  Kadar  BOD yang  dihasilkan  sekitar  6.000-8.000  mg/L dan  kadar  COD-nya  sebesar  8.000-11.400 mg/L,  sehingga  limbah  cair  tahu  yang dihasilkan  oleh  industri  tahu  mempunyai tingkat  pencemaran  lingkungan  yang cukup  tinggi  (Hery,  1993).  Selain  itu belum  maksimalnya  upaya  penanganan limbah cair tahu pada industri-industri tahu menyebabkan terjadinya pencemaran lingkungan.  Untuk  mengurangi  dampak yang  ditimbulkan,  maka  dilakukan    upaya pemanfaatan  limbah  cair  tahu  sebagai substrat  pada  sistem Microbial  Fuel  Cell (MFC).
Sistem Microbial  Fuel  Cell dalam perkembangannya  memiliki  berbagai  tipe sesuai  dengan  aplikasinya.  Berdasarkan desain kompartemennya terdapat tiga  jenis
MFC,  yaitu Single  Chamber MFC, Dual- Chamber MFC,  dan Stack MFC. Single Chamber merupakan  jenis  MFC  yang hanya  memiliki  satu  ruang,  sementara Dual-Chamber memiliki  dua  ruang  yang dipisahkan  membran  penukar  kation  atau jembatan garam. Serta Stack MFC merupakan  rangkaian  dari  beberapa  unit MFC  baik  dual  chamber  maupun  single chamber  yang  dirangkai  seri  atau  paralel dengan  tujuan  meningkatkan  kapasitas daya yang bisa diproduksi.
Kebutuhan  Oksigen  Kimia  atau
Chemical Oxygen Demand (COD)
digunakan  untuk  mengukur  kandungan oksigen  yang  setara  dengan  bahan  kimia untuk  mengoksidasi  kandungan  bahan organik  dari  limbah.  Semakin  tinggi kandungan  oksigen  setara  dengan  jumlah limbah  yang  ada,  semakin  tinggi  oksigen COD dan semakin tinggi potensi pencemaran  tersebut.  Dalam  hal  ini  bahan buangan  organik  akan  dioksidasi  oleh kalium dikromat (K 2 Cr 2 O 7 ) yang digunakan sebagai sumber oksigen. Reaksi tersebut  perlu  pemanasan  dan  juga penambahan katalisator perak sulfat (AgSO 4 ) untuk mempercepat reaksi (Sincero, 2002). Pengukuran COD didasarkan  pada  kenyataan  bahwa  hampir semua  bahan  organik  dapat  dioksidasi menjadi  karbondioksida  dan  air  dengan bantuan  oksidator  kuat  (kalium  dikromat) dalam suasana asam. Dengan
menggunakan  kalium  dikromat  sebagai oksidator,  diperkirakan  95  %  -  100  % bahan  organik  dapat  teroksidasi  (APHA,
1992).
Novitasari (2011)
menganalisis potensi  bakteri Lactobacillus  bulgaricus
sebagai  penghasil  listrik  dalam  sistem MFC.  Diperoleh  bahwa  potensi  bakteri dalam menghasilkan energi listrik maksimum sebesar 0,302 mA dan 208 mV selama  waktu  operasi  100  jam.  Heryani (2012)  telah  melakukan  penelitian  dengan menggunakan  limbah  cair  tahu  dengan sistem dual  chamber MFC.  Diperoleh penurunan  kadar  COD  hingga  49,33%,
sementara  kuat  arus  diperoleh  sebesar  7  – 7,9 mA.
Pada penelitian ini dilakukan pengembangan
untuk mengetahui pengaruh  pengolahan  limbah  dengan Microbial  Fuel  Cell (MFC)  terhadap  kuat arus  yang  diproduksi  menggunakan  isolat bakteri  asli  pada  limbah  serta  penurunan nilai Chemical  Oxygen  Demand (COD) yang diperoleh setelah sistem dilakukan.

## METODOLOGI PENELITIAN

## Alat dan Bahan
Alat-alat  yang  digunakan  pada penelitian  antara  lain:  reaktor  MFC,  pH meter,  botol schott ,  hot  plate,  inkubator, furnace ,  oven, ultrasonic  cleaner  batch , autoklaf,  alat  sentrifugasi,  kertas  saring, cawan  porselin,  desikator,  timbangan analitik,  dan  alat-alat  gelas.  Reaktor  MFC terdiri  dari  bejana  kaca,  elektroda,  dan kabel.
Elektroda  yang  digunakan  pada penelitian  ini  merupakan  elektroda  karbon Sheet  8x10 cm 2 .  Elektroda  terlebih  dahulu diaktivasi  untuk  menghilangkan  pengotor. Elektroda  karbon  yang  telah  disiapkan, direndam dalam asam sulfat (H 2 SO 4 ) 0,1 N dan  asam  nitrat  (HNO 3 )  0,1  N  selama  3 jam  di  dalam Ultrasonic  Cleaner  Batch dengan  rasio  volume  3:1.  Setelah  itu rendam  dalam  etanol  hingga  pH  konstan dan  dikeringkan  di  dalam  oven  pada  suhu 100 ◦C selama 1 jam. Kemudian disimpan di tempat kering hingga pemakaian.

## Prosedur

## Preparasi Alat dan Bahan
Substrat yang digunakan merupakan limbah  cair  tahu.  Limbah  cair  tahu disterilisasi ke dalam Autoklaf  pada  suhu 121 ° C  selama  15  menit.  Dan  elektroda yang  digunakan  merupakan  elektroda karbon Sheet 8x10  cm 2 .  Elektroda  terlebih dahulu  diaktivasi  untuk  menghilangkan pengotor.  Elektroda  karbon  yang  telah disiapkan,  direndam  dalam  asam  sulfat
(H 2 SO 4 ) 0,1 N dan asam nitrat (HNO 3 ) 0,1 N  selama  3  jam  di  dalam Ultrasonic Cleaner  Batch dengan  rasio  volume  3:1. Setelah itu rendam dalam etanol hingga pH konstan  dan  dikeringkan  di  dalam  oven pada suhu 100 ° C selama 1 jam.
Proton  Exchange  Membran (PEM) yang  digunakan  adalah  membran  Nafion. Sebelum  diaplikasikan  terlebih  dahulu dilakukan pre-treatment dengan  cara dididihkan  dalam  asam  peroksida  (H 2 O 2 ) 30  %  selama  1  jam.  Kemudian  direbus dengan  akuades  selama  1  jam,  lalu dididihkan dengan asam sulfat (H 2 SO 4 ) 0,5 M  selama  1  jam.  Terakhir  dibilas  dan dididihkan kembali dengan akuades selama 1  jam  (Eaktasang  et  al.,  2012).  Membran disimpan  didalam  akuades  hingga  saat akan  digunakan.  Sebelum  diaplikasikan, membran dikeringkan dengan cara diangin-anginkan (Novitasari, 2011).

## Tahap Isolat Bakteri
Tahap  isolasi  bakteri  dilakukan dengan  menyiapkan  sampel  limbah  cair tahu, Dilution  Water  (DW) ,  dan  media agar. Digunakan sampel limbah tahu, serta DW  dan  media  agar  sebagai  blanko. Metode yang digunakan adalah pengenceran  bertingkat  hingga  10 -6 dan spread plate . Semua metode kerja menggunakan  prosedur  aseptis.  Setelah semua  sampel  telah  selesai  pada  tahap dimasukkan  ke  dalam  cawan  petri, kemudian  diinkubasi  di  dalam  inkubator pada suhu 30 ° C selama 18 jam, dan dilihat koloni  bakteri  yang  tumbuh.  Setelah terbentuk  adanya  koloni  bakteri,  diisolasi kembali  dengan  memasukkan  1  ose  isolat yang  berasal  dari  cawan  petri  ke  agar  NA miring  untuk  mendapatkan  isolat  bakteri asli dari limbah cair tahu.

## Aklimatisasi Bakteri
Aklimatisasi merupakan proses adaptasi  bakteri  pendegradasi  dengan substrat (limbah tahu). Proses ini dilakukan menggunakan sebuah reaktor single chamber dengan 2 tahap variasi media dan limbah, yaitu 70 % media dan 30 % limbah
serta  40  %  media  dan  60  %  limbah. Dilakukan  selama  waktu  operasi  72  jam, dan diukur nilai OD dan pH.

## Running MFC
Running MFC  dilakukan  dengan penyusunan  reaktor  yang  akan  digunakan dalam  sistem Stack Microbial  Fuel  Cell. Stack MFC  terdiri  dari  tiga  buah  reaktor single  chamber (Reaktor  A;  SCMFC_A, Reaktor  B;  SCMFC_B,  dan  Reaktor  C; SCMFC_C)  disusun  secara  paralel  dan digunakan  sebuah  reaktor single  chamber yang  berfungsi  sebagai  blanko.  Didalam ruang  anoda  dimasukkan  substrat  berupa limbah cair tahu yang telah disterilisasi dan inokulum  bakteri.  Kemudian  elektroda pada ruang anoda dan katoda dihubungkan dengan  kabel  multimeter.  Pada  blanko, kabel  dari  ruang  katoda  dihubungkan dengan  muatan  negatif  pada  multimeter, sementara kabel dari ruang anoda dihubungkan  dengan  muatan  positif  pada multimeter.  Sedangkan  pada Stack MFC rangkaian  paralel,  masing-masing  kabel antar  ruang  anoda  pada  ketiga  reaktor saling  dihubungkan,  begitu  pula  kabel antar  ruang  katoda,  sehingga  rangkaian yang terbentuk saling berhubungan. Diukur kuat  arus  serta  OD  dan  pH  pada  sistem setiap  6  jam  sekali  selama  waktu  operasi 72  jam.  Dilakukan  juga  pengukuran parameter  COD setiap 12 jam sekali. Pada sistem Stack MFC  ini  juga  dilakukan pengadukan selama sistem berlangsung.

## Analisis  Chemical  Oxygen  Demand (COD) (SNI 6989.73:2009)
Pengukuran  COD  pada  penelitian ini menggunakan metode SNI
6989.73:2009,    Air  dan  air  limbah  – Bagian  73:  Cara  uji  kebutuhan  oksigen kimiawi ( Chemical Oxygen Demand /COD) dengan  refluks  tertutup  secara  titrimetri. Pengukuran Chemical  Oxygen  Demand (COD)  dilakukan  setiap  12  jam  sekali dimulai  dari  jam  ke-0  hingga  jam  ke-72. Sebanyak  5  mL  sampel  dari  hasil pengambilan sampling COD setiap 12 jam diawetkan  dengan  larutan  Asam  Sulfat (H 2 SO 4 )  1  mL.    Kemudian  sampel  yang
telah  ditambahkan  asam  sulfat  dilakukan sentrifugasi  menggunakan  alat  sentrifuge selama  15  menit  pada  7000  rpm.  Terjadi pemisahan  antara  sampel  terlarut  dengan analit.  Diambil  2  mL  sampel  terlarut  dan diencerkan dengan akuades hingga volume 50  mL.  Dari  hasil  pengenceran  diambil  2 mL  larutan  sampel  dan  dimasukkan  ke dalam  tabung  COD.  Ditambahkan  2  mL larutan  K 2 Cr 2 O 7 0,05  N,  0,5  mL  larutan Ag 2 SO 4 ,  dan  2  mL  H 2 SO 4 .  Tabung  COD ditutup  rapat-rapat  jangan  sampai  sedikit terbuka. Larutan  tersebut didestruksi menggunakan  pemanas  COD  pada  suhu 150 ° C selama ± 2 jam. Setelah dipanaskan larutan  didinginkan  pada  suhu  kamar. Kemudian  larutan  dipindahkan  ke  dalam erlenmeyer  hingga  benar-benar  bersih. Larutan  tersebut  dititrasi  dengan  larutan baku FAS yang telah diketahui konsentrasinya  hingga  berubah  warna menjadi merah bata atau merah cokelat.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Karakteristik Limbah Cair Tahu
Tabel 1. Karakteristik Limbah Cair Industri Tahu saat fresh dan pasca sterilisasi
Parameter Satua n Nilai Baku Mutu * Fresh Pasca Sterilis asi pH - 6,78 5,46 6 - 9 Chemical Oxigen Demand Mg/L 4191,6 2994 300 Warna - Kuning Keputi han Kuning Kecokla tan - Sumber: (*) Baku Mutu PerMen Negara Lingkungan Hidup No.5 Tahun 2014 Lamp.XVIII

## Tahap Aklimatisasi
Gambar 1. Nilai Optical Density (OD) Tahap Aklimatisasi 1
Gambar 2. Nilai Optical Density (OD) Tahap Aklimatisasi 2

## Tahap Running MFC Pengukuran Energi Listrik
Gambar 3. Pengaruh waktu terhadap kuat arus yang dihasilkan Stack MFC dan Blanko
Analisa Chemical Oxygen Demand (COD)
Gambar  4.  Pengaruh  waktu  terhadap  nilai COD yang dihasilkan Stack MFC (Stack MFC A, B, dan C) serta Blanko

## Pembahasan Karakteristik Limbah Cair Tahu
Limbah  cair  tahu  yang  telah disterilisasi  kemudian  akan  digunakan sebagai  substrat  pada  sistem  MFC.  Dari hasil  analisis  pendahuluan  sebagaimana Tabel  1  dapat  diketahui  pada  limbah  cair tahu fresh (baru diambil dari industri tahu) diperoleh  nilai  pH  awal  berada  pada  pH 6,78  dan  setelah  disterilisasi  berada  pada pH  5,46,  hal  tersebut  merupakan  kondisi optimum  bagi  mikroba  untuk  melakukan proses biodegradasi dan bioflokulasi limbah.  Selain  itu,  nilai  pH  awal  pada limbah cair tahu tersebut juga berada pada rentang  baku  mutu  yang  telah  ditetapkan. Sementara  itu,  jika  dilihat  karakteristik limbah cair tahu pada Herlambang (2002), besar nilai COD yang diperoleh dari kedua jenis  limbah  cenderung  lebih  kecil,  yaitu sebesar 2994 dan 4191,6 mg/L. Diasumsikan  bahwa  kandungan  bahan organik  pada  limbah  cair  tahu  belum terlalu  besar,  dikarenakan  limbah  yang digunakan  merupakan  limbah  cair  tahu yang  diambil  bagian  atasnya  setelah terlebih dahulu dilakukan proses pengendapan terhadap limbah cair tahu.
Desain  Reaktor  Stack  Microbial  Fuel Cell (MFC)
Stack  Microbial  Fuel  Cell (MFC) merupakan  jenis  MFC  yang  didasarkan pada  desain  kompartemennya. Stack MFC adalah jenis MFC yang menggunakan satu atau  lebih  reaktor  yang  disusun  secara paralel  maupun  seri,  yang  bertujuan  untuk meningkatkan perolehan tegangan dan kuat arus listrik. Pada penelitian ini menggunakan  MFC  dengan  jenis  sistem Stack MFC  yang  dirangkai  secara  paralel dengan  satu  reaktor  ( Single  Chamber ). Terdapat tiga buah reaktor Single Chamber yang  disusun  secara  paralel  (Gambar  6), serta  sebuah  reaktor Single  Chamber sebagai blanko (Gambar 5).

## Gambar 5. Reaktor Blanko MFC
Gambar  6.  Reaktor  Stack  Microbial  Fuel  Cell (MFC) (Reaktor A, B, dan C)
Reaktor  yang  digunakan  memiliki volume  1000  mL,    terdiri  dari  900  mL limbah  dan  100  mL  inokulum  bakteri. Sistem  ini  menggunakan  elektroda  karbon brush pada  bagian  anoda  dan  katodanya, yang  dipisahkan  dengan  sebuah  membran
yaitu Proton Exchange Membrane
(Membran  Nafion)  yang  biasa  digunakan dalam  penelitian  MFC  sebagai  membran penukar  proton.  PEM  ini  digunakan  untuk memisahkan  kompartemen  anoda  dan katoda  secara  fisik  dalam  desain  MFC untuk  memberikan  jalur  bagi  H + dari kompartemen anoda menuju katoda sementara  elektron  tidak  dapat  berdifusi melalui membran ini.  Sebelum digunakan, PEM  di treatment terlebih  dahulu,  hal tersebut  dilakukan  untuk  membersihkan pori-pori membran dari kontaminan sehingga tidak mengganggu proses perpindahan masa yang berlangsung selama  proses  MFC  (Chae et  al .,  2008). Kabel tembaga digunakan untuk menghubungkan  elektroda  ke  multimeter. Kemudian  setelah  instrumen  lengkap dipasang,  eksperimen  MFC  dijalankan dengan  menutup  anoda  dengan  tutup reaktor  untuk  menjaga  kondisi  lingkungan anaerobik. Pada sistem MFC ini dilakukan pengadukan  setiap  waktu  yang  bertujuan untuk  mengurangi  terjadinya  pengendapan pada sistem MFC.

## Tahap Aklimatisasi
Sistem MFC menggunakan mikroorganisme dalam mendegradasi material  organik.  Pada  penelitian  ini digunakan  mikroorganisme  yang  berasal dari  bakteri  limbah  cair  tahu  yang  telah diisolasi.  Setelah  diperoleh  isolat  bakteri limbah  cair  tahu,  dilakukan  aklimatisasi. Tahap aklimatisasi merupakan tahap pengadaptasian  bakteri  terhadap  substrat. Dilakukan 2 kali tahap aklimatisasi. Tahap aklimatisasi  pertama  dengan  persentase antara  media  dan  limbah  cair  tahu  sebesar 70%  dan  30%.  Sementara  persentase antara  media  dan  limbah  pada  tahap aklimatisasi  kedua  sebesar  40%  dan  60%. Setiap  tahap  berlangsung  selama  waktu operasi 72 jam dengan dilakukan pengukuran  OD.  Aktivitas  bakteri  pada tahap  aklimatisasi  pertama  dapat  dilihat melalui kurva pertumbuhan yang ditentukan  dengan  mengukur  turbiditas melalui  nilai optical  density (OD)  pada
panjang  gelombang  560  nm  menggunakan spektrofotometer UV- Vis .
Gambar  1  menunjukkan  bahwa  fase lag  terjadi  pada  jam  ke-0  sampai  jam  ke- 24, kemudian memasuki fase eksponensial pada  jam  ke-24  sampai  jam  ke-72  tanpa menunjukkan  fase  kematian.  Pada  fase eksponensial, bakteri secara aktif memproduksi  elektron  melalui  proses metabolisme dengan memanfaatkan nutrien  yang  tersedia.  Selain  itu  bakteri juga menghasilkan metabolit primer berupa asam asetat. Proses yang berlangsung  pada  tahap  aklimatisasi  ini adalah  proses  anaerobik.  Proses  anaerobik terjadi  karena  aktivitas  mikroorganisme yang  dilakukan    pada  saat  tidak  terdapat oksigen  bebas.  Reaksi  kimia  pada  proses anaerobik secara keseluruhan dapat disederhanakan sebagai berikut:
Mikroorganisme Zat Organik Anaerobik
CH 4 + CO 2 + H 2 + N 2 + H 2 S
Degradasi  zat  organik  secara  mikrobiologi dalam  lingkungan  anaerobik  hanya  dapat dilakukan oleh mikroorganisme yang dapat menggunakan  molekul  selain  oksigen sebagai  akseptor  hidrogen.  Dekomposisi anaerobik  menghasilkan  biogas  yang terdiri atas gas methan (50-70%), CO 2 (25- 40%) dan sejumlah kecil H 2 S.
Ada  tiga  tahapan  dasar  yang termasuk dalam keseluruhan proses pengolahan limbah secara oksidasi anaerobik,  yaitu:  hidrolisis,  fermentasi (yang  juga  dikenal  dengan  sebutan asidogenesis), dan metanogenesis (Metcalf and Eddy, 2003). Selama proses hidrolisis, bakteri  merubah  materi  organik  kompleks yang  tidak  larut,  seperti  selulosa,  menjadi molekul-molekul  yang  dapat  larut,  seperti asam lemak, asam amino dan gula. Materi polimer  komplek  dihidrolisa  menjadi monomer-monomer, contoh: selulosa menjadi  gula  atau  alkohol.  Molekul- molekul  monomer  ini  dapat  langsung dimanfaatkan oleh kelompok bakteri selanjutnya.  Hidrolisis  molekul  kompleks
dikatalisasi  oleh  enzim  ekstra  seluler seperti selulase, protease, dan lipase.
Proses  fermentasi  (asidogenesis), merubah  gula,  asam  amino,  dan  asam lemak  menjadi  asam-asam  organik  (asam asetat,  propionate,  butirat,  laktat,  format) alkohol  dan  keton  (etanol,  methanol, gliserol  dan  aseton),  asetat,  CO 2 dan  H 2 oleh bakteri asidogenik. Produk utama dari proses  fermentasi  ini  adalah  asetat.  Proses metanogenesis  dilaksanakan  oleh  suatu kelompok  mikroorganisme  yang  dikenal sebagai bakteri metanogen. Bakteri metanogen  yang  berada  di  dalam  proses anaerobik, yaitu bakteri acetogens , mampu menggunakan  CO 2 untuk  mengoksidasi dan membentuk asam asetat, dimana asam asetat  dikonversi  menjadi  metan.  Akan tetapi, selama proses sistem MFC ini tidak sampai  menghasilkan  metana,  dikarena reaksi yang terjadi tidak sempurna.
Tahap aklimatisasi ke-2 dilakukan menggunakan  reaktor  dengan  elektroda karbon sheet .  Aktivitas  bakteri  pada  tahap aklimatisasi ke-2 dapat dilihat pada gambar 2. Optical  Density (OD)  pada chamber dengan elektroda karbon sheet menunjukkan  fase lag pada  jam  ke-0 hingga  24,  kemudian  fase  eksponensial pada jam ke-24 hingga 48, dan mengalami fase  stasioner  pada  jam  ke  48-60,  serta mengalami  fase  kematian  pada  jam  ke-60 hingga  72  ditunjukkan  dengan  adanya penurunan  nilai  absorbansi.  Pada  tahap aklimatisasi  ini  mengalami  penurunan  dan berada  pada  fase  menuju  kematian  di waktu reaksi akhir.

## Tahap Running MFC Pengukuran Energi Listrik
Usaha  peningkatan  kinerja  MFC dilakukan  dalam  rangka  meningkatkan produksi  energi  listrik.  Pada  penelitian  ini digunakan  sistem Stack  Microbial  Fuel Cell rangkaian  paralel  dengan  tiga  buah reaktor single  chamber dan  sebuah single chamber sebagai blanko . Reaktor
rangkaian  paralel  ini,  diharapkan  dapat menghasilkan peningkatan arus listrik yang dihasilkan.
Kuat arus ditentukan menggunakan multimeter yang
dihubungkan dengan kedua elektroda pada reaktor  MFC.  Anoda  dihubungkan  dengan kutub  negatif  pada  multimeter  dan  katoda dihubungkan  dengan  kutub  positif.  Arus listrik dihasilkan akibat adanya pergerakan muatan-muatan  dalam  sistem,  perbedaan potensial  redoks  pada  anoda  dan  katoda dan  perbedaan  komposisi  serta  reaksi kimia dalam sistem MFC. Pengukuran kuat arus listrik pada sistem MFC ini dilakukan secara Open  Circuit  Voltage (OCV)  yaitu, tanpa  adanya penambahan hambatan eksternal  seperti  lampu  atau  resistor. Gambar
3 menunjukkan grafik perbandingan antara kuat arus pada blanko dan stack MFC. Diperoleh kuat arus listrik maksimum  sistem  MFC  sebesar  0,43  mA pada blanko dan 1,3 mA pada Stack MFC, masing-masing  terjadi  pada  jam  ke-12. Berdasarkan perolehan tersebut menunjukkan  bahwa  sistem Stack MFC menghasilkan  potensi  arus  listrik  yang lebih besar daripada sistem single chamber ,  dalam  hal  ini  dibandingkan dengan blankonya. Perolehan energi listrik baik  dilihat  dari  arus  listrik  menunjukkan bahwa  dengan  menggunakan  isolat  bakteri asli  dari  limbah  cair  tahu  pada  proses pengolahan limbah cair tahu dengan sistem stack MFC,  dapat  menghasilkan  energi listrik.
Analisa Chemical Oxygen Demand
(COD) Salah  satu  parameter  pencemaran limbah cair yang dilakukan pada penelitian ini adalah Analisis COD . Analisis Chemical Oxygen Demand ( COD ) dilakukan  sebagai  parameter  utama  untuk menunjukkan  bahan  organik  yang  dapat dioksidasi  oleh  mikroorganisme.  Dalam analisis  ini  bertujuan  untuk  mngetahui banyaknya kandungan oksigen yang dibutuhkan  untuk  menguraikan  materi organik  yang  terdapat  di  dalam  sampel limbah cair tahu secara kimia. Pengukuran COD dilakukan  setiap  12  jam  sekali selama waktu operasi 72 jam, dimulai dari jam ke-0. Sampel COD terlarut yang telah disentrifugasi  ditambahkan  dengan  kalium dikromat untuk mengoksidasi materi
organik pada sampel limbah. Ditambahkan asam sulfat pekat dengan katalisator perak sulfat  dan  dipanaskan  selama  2,5  jam. Reaksi terhadap limbah cair adalah sebagai berikut :
C 6 H 12 O 6 + 4Cr 2 O 7 2- + 32H + → 6CO 2 + 8Cr 3+ + 22H 2 O
Setelah  dipanaskan,  kalium  dikromat  yang berlebih  dititrasi  dengan  larutan  fero amunium  sulfat  (FAS).  Reaksi  yang berlangsung adalah sebagai berikut :
Cr 2 O7 2- + 14H + + 6Fe 2+ → 2Cr 3+ + 6Fe 3+ + 7H 2 O
Kalium  dikromat  yang  terpakai  untuk oksidasi materi organik pada sampel dapat diketahui  dan  nilai COD dapat  dihitung. Reaksi COD ini  berjalan  dengan  lambat sehingga  perlu  adanya  penambahan  asam dan  pemanasan  serta  katalisator  untuk mempercepat  proses  reaksi.  Penurunan kadar COD pada  reaktor  single  chamber (blanko)  dan  stack  MFC  yang  disusun secara paralel dapat dilihat pada gambar 4. Nilai Chemical  Oxygen  Demand (COD) pada tahap Running MFC diperoleh adanya  penurunan  nilai  COD,  yaitu  pada Blanko  terjadi  penurunan  sebesar  38  % (6489,6  mg/L  –  3993,6  mg/L)  dan  pada Stack MFC terjadi penurunan sebesar 28 % (6289,92  mg/L  –  4492,8  mg/L)  pada Reaktor  A,  19  %  (5591,04  mg/L  -  4492,8 mg/L)  pada  Reaktor  B,  dan  37,5  % (7188,48  mg/L  –  4492,8  mg/L)  pada Reaktor  C.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa dengan  menggunakan  isolat  bakteri  asli pada  pengolahan  limbah  cair  tahu  melalui sistem Stack Microbial Fuel Cell rangkaian paralel selama waktu operasi 72 jam dapat menurunkan nilai Chemical Oxygen Demand ( COD )  pada  range  19  –  37,5  %. Menurut  Liu et  al .,  2004,  nilai  COD  pada air  limbah  setelah  proses  pengolahan menggunakan sistem
MFC dapat berkurang hingga 80 %. Berdasarkan hasil yang  diperoleh,  ternyata  penurunan  COD belum  berlangsung  optimal.  Ini  dapat dimungkinkan  karena  kandungan  senyawa
organik  pada  limbah  cair  tahu  belum berlangsung optimal.

## KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa penggunaan isolat bakteri limbah cair tahu terhadap  perolehan  maksimum  energi listrik  yang  dihasilkan  melalui Stack MFC dibandingkan dengan Blanko Single Chamber setelah  proses  MFC  dilakukan adalah  menghasilkan  kuat  arus  listrik maksimum  sebesar  0,43  mA  pada  blanko dan  1,3  mA  pada Stack MFC,  masing- masing terjadi pada jam ke-12.
Pengolahan limbah cair tahu melalui Stack  Microbial  Fuel  Cell (MFC) yang  dirangkai  secara  paralel  dapat menurunkan  kadar Chemical  Oxygen Demand (COD) dengan range 19 - 37,5 %, yaitu  pada  Blanko  terjadi  penurunan sebesar  38  %  (6489,6  mg/L  –  3993,6 mg/L)  dan  pada Stack MFC  terjadi penurunan sebesar 28% (6289,92 – 4492,8 mg/L)  pada  Reaktor  A,  19%  (5591,04  – 4492,8  mg/L)  pada  Reaktor  B,  dan  37,5% (7188,48  –  4492,8  mg/L)  pada  Reaktor C. Perbedaan  penurunan  nilai  COD  antara ketiga  reaktor  dimungkinkan  dipengaruhi oleh  aktivitas  bakteri  (OD)  dalam  masing- masing reaktor selama sistem berlangsung.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih kepada  Ibu  Diana  Rahayuning  Wulan  dan Bapak  Dani  Permana  atas  arahan  dan bimbingannya selama penelitian di Laboratorium Bidang Teknologi Lingkungan, LIPI Bandung.

## DAFTAR PUSTAKA
APHA.  1992. Standard  Methods  for  The Examination of Water and Wastewater 18th Edition . American Public Health Association. Washington.
Badan  Standarisasi  Nasional.  2009.  SNI
6989.73:2009:  Air  dan  air  limbah- Bagian  73:  Cara  uji  Kebutuhan Oksigen
Kimiawi ( Chemical
Oxygen Demand /COD) dengan refluks tertutup secara titrimetri.
Chae,  Kyu  Jung.  Choi,  mijin.  Ajayi, Folusho  F.  Park,  Wooshin.  Chang,
In Seop. dan Kim, In S. 2008. Mass Transport through a Proton
Exchange  Membrane  (Nafion)  in
Microbial  Fuel  Cells .  Energy  &
Fuels (22): 169-176.
Eaktasang, Numfon., Kim, Dooil., Lee, Jae Woo.,  Park,  Ki  Young.,  dan  Kim,
Han  S.  2012. Enhancement  of Electron Transfer by Electrochemical Treatment of
Electrode  in  The  Microbial  Fuel Cell. International  Conference  of Chemical,  Environmental  Science and Engineering, Pattaya, Thailand.
Herlambang,
A. 2002. Teknologi Pengolahan  Limbah  Cair  Industri Tahu . Pusat Pengkajian dan Penerapan 79 Teknologi Lingkungan  (BPPT)  dan  Badan Pengendalian  Dampak  Lingkungan
Samarinda.
Hery,  P.  1993.  Abu  Terbang  dan Pemanfaatannya. Makalah  Seminar Nasional Batubara Indonesia . UGM Yogyakarta. Heryani, Hani. 2012. Penentuan Kuat Arus
Listrik  yang  dihasilkan  dari  Sistem
Microbial Fuel Cell dengan menggunakan  Elektroda  Tembaga pada  Limbah  Cair  Industri  Tahu. Skripsi. FMIPA Unjani, Cimahi.
Nasruddin,  Harun.  2009.  Pengembangan
Sumber  Energi  Renewable  Sel Bakar  Mikroba  Dalam  Mengatasi Limbah Organik Selulotik. Surabaya: Universitas Negeri Surabaya. Novitasari,  Deni.  2011.  Optimasi  Kinerja Microbial  Fuel  Cell  (MFC)  Untuk Produksi Energi Listrik
Menggunakan Bakteri Lactobacillus  bulgaricus. Skripsi .
Fakultas Teknik Kimia UI. Depok. Permana,  Dani.,  Haryadi,  Hari  R.,  Putra, Herlian  Eriska.,  Juniati,  Westy., Rachman, Saadah D., dan Ishmayana,  Safri.  2013.  Evaluasi Penggunaan  Metilen  Biru  Sebagai Mediator  Elektron  pada Microbial Fuel Cell dengan Biokatalis
Acetobacter aceti . Molekul, Vol. 8.
No. 1 . Mei, 2013: 78-88.
Rabaey,  Korneel  and  Willy  Verstraete.
2005.  Microbial  Fuel  Cells:  Novel Biotechnology for Energy
Generation. ELSEVIER  Trends  in Biotechnology  Vol.  23  No.6  June 2005.
Shukla,  A.K,  Suresh,  P.,  Berchmans,  S., Rajendran,  A.  2004.  Biological Fuel  Cell  and  Their  Application. Current Science. 87(4): 455-468.
Sincero,  A.P.,  and  Sincero,  G.A.  2012. Physical-Chemical  Treatment  of
Water and Wastewater. IWA Publishing. London.
Subekti,  Sri.  2011.  Pengolahan  Limbah
Cair  Tahu  Menjadi  Biogas  Sebagai Bahan  Bakar  Alternatif. Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi ke-2 Tahun 2011
Fakultas  Teknik  Universitas  Wahid Hasyim. Semarang. Hal: B61-B66.