Menara Perkebunan 2014  82(1), 1-9
Produksi Spirulina platensis dalam fotobioreaktor kontinyu menggunakan media limbah cair pabrik kelapa sawit
Production of Spirulina platensis in continous photobioreactor using palm oil mill effluent media
SUHARYANTO 1)*) , TRI-PANJI 1) , Shinta PERMATASARI 2) , & Khaswar SYAMSU 2)
1) Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia, Jl Taman Kencana 1, Bogor 16128, Indonesia
2) Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB, Kampus IPB Darmaga, Bogor
Diterima tgl 9 Januari 2014/disetujui tgl 27 Maret 2014

## Abstract
Cultivation of  Spirulina  platensis in  an  abundant available  and  inexpensive  medium  such  as  palm  oil  mill effluent  (POME)  will  produce  biomass  and  valuable  active materials  at  competitive  price.    Utilization  of  POME  will also reduce pollution level and support cleaned production. The  objectives  of  this  research  were  to  determine  the dilution  rate  of S.  platensis and  the  reduction  rate  of pollution  level  of  POME  on  continuous  photobioreactor. Preliminary research was conducted by growing S. platensis on POME medium with various concentration, namely 25%, 50%,  75%,  and  90%  POME  on  batch  system. The experiment  was  conducted  in  1.2  L  capacity  continous photobioreactor  using  medium  containing  a  mixture  of POME  and  synthetic  medium.  Feeding  rate  was  set  up  at 0.05 mL/5 sec. (dilution rate of  0.03 hr -1 ), 0,05 mL/10 sec. (dilution rate of  0.015 hr -1 ), and 0.05 mL/15 sec. (dilution rate of 0.01 hr -1 ). For optimum dilution rate, the experiment was  scaled  up  eight  times  using  10  L  capacity  continous photobioreactor.  The  results  showed  that  optimum  growth rate  of S.  platensis (µ max )  =  0.233,  was  achieved  using medium  consisting  of  90%  POME  and  10%  synthetic medium  after  two  weeks.  Dilution  rate  of  0.015  hr -1 on photobioreactor was the optimum dilution rate for growth of S.  platensis as  well  as  for  decreasing  polution  level  of POME. The result  of the eight-times scale up photobioreactor  using  flow  rate  of  0.4  mL/10  sec  and dilution  rate  of  0.015  hr -1 showed  that  the  growth  of S. platensis was  relatively  constant  as  reflected  by  the  OD value  of  the  suspension  culture  and  the  concentration  of cellular biomass. At the optimum condition, production of S. platensis biomass  was  0.267g/L  and  pollution  level  was decrease 24%. The rate of outflow also resulted the constant decrease of polution level based on total carbon (TC), total dissolve solid (TDS), dissolve oxygen (DO), BOD, and COD parameters indicating that  continuous photobioreactor was running at steady state.
[ Keywords:  Microalgae,  CPO,  biomass,  greenhouse  gas, waste water ]

## Abstrak
Kultivasi S.  platensis dalam  media  yang  tersedia  me- limpah  dan  murah  seperti  limbah  cair  pabrik  kelapa  sawit (LC-PKS)  akan  menghasilkan  biomassa  dan  bahan  aktif bernilai  ekonomi  tinggi  dengan  harga  kompetitif.  Peman- faatan  LC-PKS  juga  akan  mengurangi  dampak  pencemaran lingkungan  dan  membantu  menciptakan  sistem  produksi bersih.  Penelitian  ini  bertujuan  menetapkan  laju  dilusi
optimum  pertumbuhan S.  platensis dan  laju  penurunan tingkat  cemaran  LC-PKS  pada  fotobioreaktor  sistem kontinyu.  Untuk  mengukur  laju  alir  sistem  kontinyu, pertama S.  platensis ditumbuhkan  pada  media  LC-PKS 25%,  50%,  75%,  dan  90%  dengan  sistem batch .    Pertum- buhan S.  platensis pada  fotobioreaktor  sistem  kontinyu kapasitas  1,2  L  dirancang  dengan  variasi  laju  alir  umpan berupa  LC-PKS  yang  dicampur  media  sintetik  pada konsentrasi  optimum.  Variasi  laju  alir  pengumpanan  diatur pada  variasi  0.05  mL/5  detik    (laju  dilusi  0,03  jam -1 ), 0,05 mL /10 detik (laju dilusi 0,015 jam -1 ), dan 0,05 mL/15 detik  (laju  dilusi  0,01  jam -1 ).  Pada  laju  alir  optimum,  skala percobaan  diperbesar  delapan  kali  menggunakan  foto- bioreaktor berkapasitas 10 L.  Hasil penelitian  menunjukkan bahwa  laju  pertumbuhan  maksimum  (µ maks )  adalah  0,233 jam -1 yang diperoleh dengan campuran media LC-PKS 90% dan media sintetik 10%  selama dua minggu. Fotobioreaktor dengan  laju  dilusi  0,015  jam -1 merupakan  laju  alir  umpan yang  optimum  untuk  pertumbuhan S.  platensis serta menghasilkan  penurunan  tingkat  cemaran  LC-PKS  yang optimum.  Hasil penelitian dengan perbesaran skala delapan kali  menggunakan  laju  alir  pengumpan  0,4  mL/10  detik (laju dilusi  0,015 jam -1 )    menunjukkan  bahwa  pertumbuhan S.  platensis relatif  konstan.  Produksi  biomassa  sel  rata-rata sebesar  0,267g/L  dan  kadar  cemaran  limbah  rata-rata menurun  sebesar  24%.  Laju  alir  keluar  ( outflow) juga menghasilkan  kadar  cemaran  limbah  yang  konstan  ber- dasarkan  parameter  total  karbon  (TC), total  dissolve  solid (TDS), dissolve  oxygen (DO),  BOD,  dan  COD  yang  me- nunjukkan  bahwa  sistem  fotobioreaktor  kontinyu  ini berjalan dengan baik.
[Kata  kunci: Mikroalga,  CPO,  biomassa,  gas  rumah  kaca, limbah cair]

## Pendahuluan
Spirulina  platensis adalah  sianobakteri  atau mikroalga  hijau  biru  yang  mampu  tumbuh  pada berbagai  tingkat salinitas, pH sangat basa (pH 8-11), media  dengan  kandungan  senyawa  karbonat  dan bikarbonat  serta  bahan-bahan  organik  (Nuhu,  2013). Biomassa S.  platensis mengandung  senyawa-senyawa yang  diperlukan  oleh  tubuh  manusia  seperti  protein 55-70%, lipid 4-6%, karbohidrat 17-25%,  asam lemak tidak jenuh majemuk seperti asam linoleat (LA) dan  - linolenat  (GLA),  beberapa  vitamin  seperti  asam nikotinat,  riboflavin  (vitamin  B 2 ),  thiamin  (vitamin B 1 ),  sianokobalamin  (vitamin  B 12 ),    mineral,  asam-
*) Penulis korespndensi: suharyanto_biotek@yahoo.com
Produksi Spirulina platensis untuk penurunan tingkat cemaran  limbah cair ……(Suharyanto et al .)
asam  amino,  dan  bahan  aktif  lainnya  seperti karotenoid, pigmen khlorofil dan fikosianin (Christwardana et  al .  2013;  Priyadarshani  &  Rath, 2012).  Senyawa  fikosianin,  fikosianobilin,  allofiko- sianin  dalam  biomassa Spirulina diketahui  berfungsi sebagai antikanker, antibakteri, antifungi dan antivirus yang  efektif  (Nuhu,  2013).  Oleh  karena  komposisi nutrisinya  yang  lengkap  dan  mudah  dicerna  serta khasiat  farmasetikanya,  maka  mikroalga  ini  dapat berperan sebagai sumber makanan fungsional.
Mikroalga Spirulina dan Chlorella  vulgaris memiliki  laju  pertumbuhan  dan  fotosintesis  yang tinggi  sehingga  budidaya  mikroalga  ini  akan  mengu- rangi  gas  rumah  kaca  khususnya  CO 2 (Purba  & Chairunisa,  2012)  dan  secara  simultan  dapat menghasilkan  bahan  aktif  bernilai  ekonomi  tinggi (Dianursanti et al ., 2012).  Lipid yang dihasilkan dari mikroalga  mengandung  C16  dan  C18  yang  dapat diesterifikasi  untuk  produksi  biodiesel  bermutu  tinggi (Silva et  al .,  2014).  Bahan  aktif  dan  biomassa  bebas lemak  yang  diperoleh  dapat  digunakan  untuk  pakan berkualitas  gizi  tinggi.    Kultivasi S.  platensis dalam media  yang  murah,  seperti  limbah  perkebunan  dan dengan mengoptimalkan pertumbuhannya akan menghasilkan bahan aktif bernilai tinggi dengan biaya murah.  Di  sisi  lain,  pemanfaatan  limbah  perkebunan akan  mengurangi  dampak  pencemaran  lingkungan yang  diakibatkan  oleh  limbah,  serta  membantu menciptakan sistem produksi bersih.
Pabrik  pengolahan  kelapa  sawit  (PKS)  meng- hasilkan  limbah  cair  (LC-PKS)  atau palm  oil  mill effluent (POME)  yang  jumlahnya  terus  meningkat seiring  dengan  meningkatnya  produksi  tandan  buah segar  (TBS).  Kecuali  untuk  menyiram  lahan  ( land application ),  pengolahan  LC-PKS  saat  ini  masih merupakan  kegiatan  bersifat cost  center dan  sekedar untuk  memenuhi  baku  mutu  limbah  agar  tidak  men- cemari  lingkungan.  Limbah  cair  industri  kelapa  sawit memiliki  kadar  air  95%,  dengan  4,5%  padatan  dalam bentuk  terlarut  dan  tersuspensi,  0.5-1%  sisa  minyak dan  lemak  teremulsi,  karbohidrat,  N-organik,  N-NH 3 , orthofosfat  dan  mineral  lainnya  (Nur  &  Hadiyanto, 2013). LC-PKS bersifat nontoksik karena tidak meng- gunakan  bahan  kimia  dalam  proses  ekstraksi  minyak. Perbandingan BOD dan COD yang tinggi, yaitu 0,5 – 0,6  menunjukkan  bahwa  limbah  industri  kelapa  sawit bersifat  mudah  terurai  secara  biologis  ( biodegrable ) dan cukup baik untuk kultivasi mikroba.
Pertumbuhan S. platensis sangat tergantung pada intensitas  cahaya.  Oleh  sebab  itu  penggunaan  foto- bioreaktor  yang  dilengkapi  iluminasi  dan  terbuat  dari bahan kaca tembus cahaya akan sangat membantu laju pertumbuhannya.  Keunggulan  kultivasi  mikroalga dengan  fotobioreaktor  adalah  kondisi  steril  dapat dipertahankan  sehingga  tingkat  kontaminasi  rendah, produksi  terkontrol,  desain  dapat  disesuaikan  dengan kebutuhan industri, tidak memerlukan lahan yang luas dan  dapat  mencegah  penguapan  air  dan  CO 2 .
Hadiyanto  & Nur (2012) melaporkan bahwa  LC-PKS dapat  digunakan  untuk  kultivasi Chlorella sp.  dalam fotobioreaktor batch dengan  penambahan  urea,  TSP, FeCl 3 dan vitamin B12, sedangkan Anggita Sari et al. (2012)    juga  menggunakan  limbah  yang  sama  untuk kultivasi S.  platensis dengan  penambahan  urea,  TSP dan  NaHCO 3 secara batch .  Kombinasi  fitoremediasi dan  kultivasi  mikroalga  dapat  memperbaiki  kualitas LC-PKS  (Hadiyanto et  al., 2013).  Dengan  me- manfaatkan LC-PKS untuk budidaya mikroalga, maka pabrik  kelapa  sawit  dapat  menerapkan  prinsip  5R karena  akan  terjadi  pengurangan  volume  limbah ( reduce ),  peningkatan  kelarutan  oksigen  sekaligus pemanfaatan  biomassa Spirulina yang  dihasilkan untuk  pakan  ternak  ( reuse  &  recovery ).  Air  bersih yang diperoleh dapat digunakan kembali untuk proses produksi ( reuse & recycle ).
Berbeda dengan kultivasi sistem batch , mikroalga pada  kultur  kontinyu  diusahakan  tetap  berada  pada fase  eksponensial  selama  mungkin  dengan  menam- bahkan  substrat  baru  sebagai  pengganti  substrat  yang dikonsumsi  dengan  laju  alir  yang  sama  dan  secara bersamaan  juga  dilakukan  pemanenan  ( recovery ) biomassa  dan  produk  metabolit  sel  (Daniyati et  al ., 2012).  Tujuan  penelitian  ini  adalah  menetapkan  laju pertumbuhan S. platensis ,  penurunan tingkat cemaran LC-PKS, dan laju dilusi optimum pada sistem kontinyu dengan  skala  1,2  L  serta  stabilitas  pertumbuhannya pada fotobioreaktor kontinyu skala 10 L.

## Bahan dan Metode

## Bahan
Limbah  cair  pabrik  kelapa  sawit  (LC-PKS)  segar diperoleh  dari  pabrik  kelapa  sawit  Kertajaya  PT Perkebunan
Nusantara VIII, Banten. Kultur S.  platensis yang  digunakan  merupakan  koleksi  Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia (BPBPI).  Bioreaktor  menggunakan  sistem batch dan kontinyu  yang  dilengkapi  aerator  dan  illuminator eksternal  berupa  lampu tube  light (TL)  20  W  dengan kapasitas 1,2 L dan 10 L.

## Pembuatan media tumbuh
Komposisi  media  sintetik  berupa  makronutrien dan  mikronutrien  untuk  media  tumbuh S.  platensis mengikuti komposisi menurut Tri-Panji & Suharyanto (2001).  Limbah  terlebih  dahulu  diaerasi  hingga warnanya  berubah  dari  hitam  pekat  menjadi  cokelat tua,  kemudian  disaring  menggunakan  kertas  saring. Kondisi pH media dipertahankan pada kisaran 8-11.

## Penentuan  kepekatan  media  LC-PKS    dan  waktu optimum
Untuk  mengetahui  konsentrasi  LC-PKS  dalam media  dan  waktu  yang  optimum, S.  platensis ditum- buhkan  secara batch pada  berbagai  komposisi  media, yaitu  (1)  LC-PKS  25%  dan  media  sintetik  75%,  (2)
LC-PKS  50%  dan  media  sintetik  50%,  (3)  LC-PKS 75%  dan  media  sintetik  25%,  serta  (4)  LC-PKS  90% dan  media  sintetik  10%. Spirulina  platensis di- tumbuhkan  pada  suatu  bejana  kaca  volume  3  L  dan diaerasi  dengan  aerator.  Inokulum S.  platensis ditambahkan  sebanyak  10%  dari  volume  media pertumbuhan.    Parameter  yang  diamati  meliputi  nilai densitas optik (OD) pada  480 nm, biomassa kering, dan nilai total karbon. Hasil pengamatan ini digunakan untuk  menghitung  laju  pertumbuhan  spesifik  (  berdasarkan  rumus:  (1).  Perubahan  konsentrasi biomassa  sel  mikroalga  per  satuan  waktu  merupakan fungsi  laju  pertumbuhan  sepesik  (Greenfield,  1985), yaitu  : 𝑑𝑥 𝑑𝑡 =  𝜇𝑥 … … … … … … … … … … … … . (1) 𝜇 = laju pertumbuhan spesifik mikroalga (jam -1 ) x = konsentrasi biomassa sel mikroalga (g/L)
Integral persamaan (1) menghasilkan :
x t = x o 𝑒 𝜇𝑡 ………………………………(2) x o = konsentrasi biomassa sel mikroalga awal (g/L) x t =  konsentrasi biomassa sel mikroalga setelah t jam (g/L)
t  =   waktu inkubasi (jam)
Logaritma  persamaan  (2)  dengan  bilangan  dasar  e menghasilkan :
ln x t = ln x o + 𝜇t ……………….……..(3)
Jika  ln x t diplot  sebagai  sumbu  y  dengan  waktu  (t) sebagai  sumbu  x  akan  diperoleh  persamaan  regresi linier  dengan  slope  (kemiringan) µ dan  ln x o sebagai intersepnya.    Selama  fase  eksponensial,  mikroalga tumbuh pada laju pertumbuhan spesifik µ maks  maks  𝑙𝑛 𝑋𝑡−𝑙𝑛𝑋𝑜 𝑡 
dengan  nisbah penggunaan substrat = 𝐒𝐨 −  𝐒𝐭 𝐒𝐨 ….. (5)
So =  Konsentrasi substrat awal (g/L) St  =  Konsentrasi substrat setelah t jam (g/L)

## Kultivasi sistem kontinyu
Waktu pertumbuhan S. platensis dan konsentrasi media LC-PKS optimum pada sistem batch digunakan untuk  percobaan  laju  alir  pengumpanan  pada  sistem kontinyu.  Dalam  sistem  kontinyu,  media  dipertahan- kan dalam keadaan kesetimbangan ( steady state ) yaitu penambahan substrat  baru seimbang  dengan substrat yang  digunakan  sehingga  mikroba  selalu  dalam  fase eksponensial selama mungkin. Peubah yang digunakan  dalam  sistem  sel  mikroba  adalah  laju dilusi/ dilution rate (D) yang merupakan kebalikan dari waktu  tinggal  ( residence  time ).    Laju  dilusi  (D)  yaitu nisbah  antara  laju  aliran  media  masuk  ke  dalam bioreaktor  dengan  volume  bioreactor  (Greenfield, 1985), yaitu :
D  = 𝐹 𝑉 ………….. (6)
F  =   laju umpan aliran media (mL/menit) V =   volume fotobioreaktor (mL)
D =   laju dilusi (jam -1 )
Perubahan  konsentrasi  sel  mikroalga  selama fermentasi  ditentukan  oleh  jumlah  sel  baru  yang tumbuh  dan  jumlah  sel  yang  dipanen.  Perubahan konsentrasi  biomassa  sel  =  konsentrasi  biomassa  sel baru – konsentrasi biomassa sel yang dikeluarkan.
𝑑𝑥 𝑑𝑡 = µx – D x  (  – D) x ……………. (7)
Pada kondisi kesetimbangan
𝑑𝑥 𝑑𝑡 = 0 sehingga µx = D x  µ = D…… (8) atau  laju  pertumbuhan  spesifik  ditentukan  oleh  laju dilusi.
Percobaan  kultivasi  secara  kontinyu  dilakukan pada fotobioreaktor kapasitas 1,2 L. Rancangan sistem pertumbuhan S.  platensis pada  sistem  kontinyu mengacu data konsentasi LC-PKS optimum dan waktu pertumbuhan  optimum  pada  kultivasi  sistem batch. Pertumbuhan  pada  sistem batch membutuhkan  waktu dua  minggu.  Dengan  laju  alir  1  tetes/detik  atau 0,05 mL/detik, selama 14 hari, LC-PKS yang dibutuh- kan  dapat dihitung sebagai berikut:
1 tetes/ detik x 0,05 mL/tetes x 14 hari x 24 jam/hari x 3600 detik/jam = 60.480 mL (=60,48 liter).
Untuk  fotobioreaktor  1,2  L,  laju  alir  seharusnya  = 1,2 L/60,48 L tetes/detik = 1 tetes/50 detik, tetapi pada percobaan awal dengan laju alir 1 tetes/20 detik aliran terhenti  dan  dapat  mengalir  pada  laju  alir  minimum 1 tetes/15 detik
Variasi laju alir pengumpanan diatur pada variasi 1 tetes/5 detik (laju dilusi 0,03 jam -1 ), 1 tetes/10 detik (laju  dilusi  0,015  jam -1 ),  dan  1  tetes/15  detik  (laju dilusi  0,01  jam -1 ).  Kondisi  optimum  laju  alir  dipilih berdasarkan pertumbuhan  mikroalga  yang diukur dari peningkatan  OD  (λ  =  480  nm)  dan  penurunan  BOD, COD, dan padatan terlarut paling besar.

## Kultivasi sistem kontinyu skala 10 L
Penelitian sistem kontinyu skala 10 L dilakukan dengan acuan kondisi optimum hasil penelitian sistem kontinyu  skala  1,2  L.  Kapasitas  fotobioreaktor terbesar  yang  tersedia  10  liter  dan  laju  alir  diatur 1  tetes/6  detik.  Peubah  yang  diamati  adalah  produksi biomassa,  nilai  OD  (  480  nm),  nilai  BOD,  COD, total  dissolved  solid (TDS), fixed  dissolved  solid (FDS),  total  karbon (TC)  dan dissolved  oxygen (DO) (American Public Health Association, 2005).

## Hasil dan Pembahasan
Kepekatan LC-PKS dan waktu pertumbuhan optimum
Spirulina  platensis merupakan  mikroalga  yang mampu  tumbuh  dengan  memanfaatkan  gula  sebagai sumber  karbon  (Arbianti et  al .,  2013)  dan  hidrolisat protein  sebagai  sumber  karbon  dan  nitrogen  (Hasan et  al .,  2012).    Walaupun  LC-PKS  telah  mengandung
Produksi Spirulina platensis untuk penurunan tingkat cemaran  limbah cair ……(Suharyanto et al .)
senyawa  makronutrien  yang  dibutuhkan  untuk pertumbuhan S. platensis , penambahan  media sintetik tetap diperlukan karena mikroalga juga membutuhkan senyawa  mikronutrien  yang  mungkin  tidak  tersedia dalam  LC-PKS.  Percobaan  sebelumnya  menunjukkan bahwa  pertumbuhan S.  platensis pada  LC-PKS  100% berjalan  lambat  dan  memerlukan  waktu  aklimatisasi lebih  dari  tiga  bulan  yang  diduga  karena  kekurangan mikronutrien (Tri-Panji et al. 2010). Spirulina  platensis tumbuh  baik  dalam  media LC-PKS  pada  sistem batch skala  3  L.    Pertumbuhan S.  platensis dengan  empat  macam  konsentrasi  media LC-PKS  tersebut  menunjukkan  pola  yang  khas (Gambar  1  dan  2)  yaitu  peningkatan  produksi  bio- massa  dan  densitas  optik  yang  cepat,  diikuti  dengan penurunan  total  karbon  (TC).  Penurunan  TC menunjukkan  bahwa  senyawa  karbon  dari  bahan organik LC-PKS dikonsumsi oleh S. platensis. Hal ini karena mikroalga tersebut mampu tumbuh baik dalam media  organik,  anorganik  maupun  campuran  kedua- nya.  Kadar  TC  dan  nilai  densitas  optik  pada  media LC-PKS  25%  mengalami  penurunan  pada  fase  akhir pengamatan  (21-25  hari),  tetapi  konsentrasi  biomassa sel  tetap  terlihat  naik.  Penurunan  nilai  densitas  optik tersebut mungkin disebabkan sebagian sel-sel S.  platensis membentuk  gumpalan-gumpalan  bio- massa  yang  menyebabkan  penurunan  kekeruhan. Pengamatan menunjukkan bahwa TC menurun dengan cepat dari hari ketujuh pada  media  LC-PKS 75% dan mulai hari ketiga pada media LC-PKS 90%.  Terjadi- nya  fluktuasi  TC  kemungkinan  disebabkan  adaptasi mikroalga  terhadap  lingkungannya  dan  lisis  sel  yang terhitung  sebagai  TC.  Penurunan  TC  tersebut  me- nunjukkan  bahwa S.  platensis sangat  potensial  untuk dibiakkan  dalam  media  LC-PKS  untuk  produksi biomassa  dan  sekaligus  untuk  menurunkan  kadar polutannya.
Nilai fixed  dissolved  solid (FDS)  dan total dissolved solid (TDS) tampak berfluktuasi selama fase pertumbuhan yang mungkin disebabkan oleh dinamika  pertumbuhan S.  platensis .  Penurunan  kadar TDS  yang  tajam  terjadi  pada  periode  18-21  hari  dan kenaikan terjadi pada  periode 21-25 hari  (Gambar 3). Dinamika  ini  sejalan  dengan  kenaikan  OD  480  nm pada  periode  18-21  hari  dan  penurunan  pada  periode 21-25  hari.  Kadar  FDS  merupakan  kandungan  bahan sisa pijar (550 o C) yang berkorelasi dengan banyaknya bahan  anorganik  termasuk  unsur  makro  dan  mikro, sedangkan  kadar  TDS  merupakan  kandungan  bahan total  (organik  dan  anorganik)  sisa  penguapan  pada suhu  105 o C.  Jadi,  kadar  FDS  berkaitan  dengan kandungan  garam-garam  dalam  media  tumbuh, sedangkan  TDS  merupakan  jumlah  kandungan  garam anorganik dengan  bahan organik. Data  FDS dan TDS selama pertumbuhan S. platensis pada media LC-PKS 50% menunjukkan pola yang serupa dengan data FDS dan  TDS  pada  media  LC-PKS  25%,  namun  titik terendah dicapai pada periode  yang berbeda,  yaitu 18
hari  untuk  LC-PKS  50%  dan  21  hari  untuk  LC-PKS 25%  (Gambar  3).    Data  FDS  dan  TDS  pada  kultur S. platensis dalam LC-PKS 75% menunjukkan bahwa TDS  terendah  dicapai  pada  kisaran  14  hari  yang menunjukkan  bahwa  kadar  polutan  terendah  dicapai pada  periode  tersebut  (Gambar  4).  Hal  ini  sejalan dengan  kondisi  pertumbuhan  maksimum S.  platensis pada  media  tersebut  yang  mencapai  waktu  optimum 14  hari  (Gambar  2).    Demikian  pula  pada  kultur S.  platensis pada  LC-PKS  90%.  Data  FDS  dan  TDS menunjukkan  bahwa  nilai  terendah  polutan  pada media  tersebut  tercapai  pada  periode  sembilan  hari yang  mendekati  periode  pertumbuhan  optimum S.  platensis yang  mencapai  optimum  pada  periode enam hari (Gambar 4).
Selisih  TDS  dan  FDS  merupakan  konsentrasi senyawa  karbon  total  terlarut  (TC).  Dengan  demikian laju  konsumsi  senyawa  karbon  lebih  mudah  terlihat pada  penurunan  kadar  TC  (Gambar  1  dan  2).    Data pada  Gambar  3  dan  4  memperlihatkan  bahwa  kadar TC  pada  LC-PKS  75%  sudah  mencapai  1000  ppm pada  inkubasi  selama  14  hari  yang  merupakan  TC minimum  pada  media  ini.  Pada  LC-PKS  90%,  kadar TC terendah (1000 ppm) dicapai pada inkubasi selama 13  hari.  Laju  pertumbuhan  spesifik  tertinggi  dicapai pada  penggunan  substrat  LC-PKS  50%  yaitu  0,244 jam -1 , disusul substrat LC-PKS 90%, yaitu 0,233 jam - 1 , dan terendah adalah LC-PKS 25%, yaitu 0,133 jam -1 (Tabel  1).  Sedangkan  rasio  penggunaan  substrat paling  banyak  dicapai  pada  LC-PKS  90%,  yaitu sebesar  0,167,  maka  selanjutnya  pembiakan S. platensis pada  sistem  kontinyu  dilakukan  pada  LC- PKS  90%.  Penggunaan  media  tumbuh  yang  tinggi berarti  penghilangan  polutan  bahan  organik  dalam limbah  juga  akan  mencapai  nilai  tertinggi.  Dari penelitian  ini  dapat  diketahui  bahwa  waktu  optimum pertumbuhan S.  platensis adalah  dua  minggu  dengan media  LC-PKS  90%.  Setelah  mengetahui  waktu optimum  pertumbuhan S.  platensis secara batch , kemudian  dirancang  fotobioreaktor  dengan  laju  alir umpan (LC-PKS) tertentu.

## Sistem kontinyu
Laju  alir  pada  fotobioreaktor  kapasitas  1,2  L pada awalnya dibuat tiga variasi, yaitu 1 tetes/10 detik (laju  dilusi  0,015  jam -1 ),  1  tetes/15  detik  (laju  dilusi 0,01  jam -1 ),  dan  1  tetes/  20  detik  (laju  dilusi  0,0075 jam -1 ).  Setelah  proses  ini  dijalankan,  ternyata  umpan dengan  laju  1  tetes/20  detik  (laju  dilusi  0,0075  jam -1 ) mendapat  kendala  aliran  melalui  selang  infus  sering mampat  serta  laju  penguapan  lebih  tinggi  dibanding- kan laju penambahan substrat efektif. Oleh karena itu, variasi  laju  alir  diatur  menjadi  1  tetes/5  detik  (laju dilusi  0,03  jam -1 ),  1  tetes/10  detik  (laju  dilusi  0,015 jam -1 ),  dan  1  tetes/15  detik  (laju  dilusi  0,01  jam -1 ). Data  peubah  pertumbuhan  dan  kualitas  limbah  pada sistem  kontinyu  seperti  produksi  biomassa,  densitas
Tabel 1.  Laju pertumbuhan spesifik (  ) dan rasio penggunaan substrat S. platensis pada berbagai konsentrasi LC-PKS.
Table 1.  Specific growth rate (  ) and substrate used ratio of S. platensis on various level of POME concentration.
Konsentrasi LC-PKS POME concentration (%) Laju pertumbuhan spesifik  maks Specific growth rate  max (jam -1 / hour -1 ) Rasio substrat yang digunakan Substrate used ratio (So-S)/So 25 0,330 0,520 50 0,244 0,313 75 0,203 0,562 90 0,233 0,167
optik,  TDS,  FDS,  TC,  DO,  BOD  dan  COD  dapat dilihat pada Tabel 2.  Data pada Tabel 2 menunjukkan bahwa  biomassa  kering  tertinggi  diperoleh  pada fotobioreaktor  dengan  laju  dilusi  0,015  jam -1 yaitu sebesar  0,104  g/L,  sedangkan  nilai  biomassa  kering terendah  diperoleh  pada  fotobioreaktor  dengan  laju dilusi 0,03 jam -1 yaitu 0,090 g/L.  Nilai biomassa yang tinggi  menandakan  mikroalga S.  platensis tumbuh dengan  baik  karena  laju  dilusi  optimum.  Menurut Dianursanti et  al .  (2012)  kultivasi Chlorella  vulgaris dalam  fotobioreaktor  kontinyu  yang  disertai  dengan teknik  filtrasi  untuk  pemanenan  dapat  menekan pengaruh self  shading sehingga dapat meningkatkan biomassa  sel  hingga  2–2,5  kali  dibanding  kultivasi secara batch .  Nilai  biomassa  yang  rendah  pada  foto-
bioreaktor kontinyu menandakan pertumbuhan S.  platensis kurang  baik  karena  laju  dilusi  terlalu tinggi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa  nilai OD tertinggi (0,604) diperoleh pada fotobioreaktor dengan laju  dilusi  0,01  jam -1 ,  sedangkan  nilai  OD  terendah yaitu 0,250 diperoleh pada fotobioreaktor dengan laju dilusi  0,03  jam -1 .  Persamaan  pertumbuhan  mikrolaga (d x /dt)  sistem  kontinyu  adalah  (d x /dt)  =  (µ-D) x dimana µ adalah laju pertumbuhan spesifik, D adalah laju  dilusi,  dan  d x /dt  adalah  pertumbuhan  sel (pertambahan  sel  per  satuan  waktu),  maka  jika pertumbuhan  (tercermin  dari  nilai  OD)  turun,  berarti d x /dt  bernilai  negatif  atau  µ<D.    Jika  nilai  OD  tetap berarti  d x /dt  sama  dengan  nol  atau  µ=D,  sedangkan jika OD naik maka d x /dt bernilai positif atau µ>D.
Gambar 1.   Pertumbuhan S. platensis dengan media (1) LC-PKS  25%  dan  (2) LC-PKS 50%.
Figure 1.     Growth of S. platensis using media (1) POME 25% and  (2) POME 50%.
(1) (2)
Produksi Spirulina platensis untuk penurunan tingkat cemaran  limbah cair ……(Suharyanto et al .)
Tabel 2.  Pertumbuhan S. platensis dalam fotobiorekator sistem kontinyu skala 1,2 L  dengan tiga variasi laju dilusi menggunakan media LC-PKS 90%.
Table 2.  Growth of S. platensis in continous photobioreactor system with 1,2 L capacity at three dilution rate using 90%  POME as media.
Parameter pengujian ( Testing parameters )
Laju dilusi (jam -1 ) ( Dilution rate (hour -1 ) 0,030 0,015 0,010 Biomassa/ Biomass, g/L 0,090 0,104 0,101 Densitas optik/ Optical density 0,250 0,476 0,604 Padatan terlarut total/ Total dissolve solid (TDS), 1000x ppm 6,683 6,830 6,781 Padatan terlarut tetap/ Fixed dissolve solid (FDS), 1000x ppm 5,683 5,808 7,535 Karbon total/ Total carbon (TC), ppm 1000 1022 1326 Oksigen terlarut/ Dissolve oxygen (DO), ppm 3,97 3,89 3,99 Biological oxygen demand (BOD),  (ppm) 35,50 34,40 36,80 Chemical oxygen demand (COD), ( ppm) 372 358 503
Nilai OD terlalu rendah menandakan bahwa laju dilusi  pada  sistem  tersebut  terlalu  tinggi,  sehingga menyebabkan wash  out .  Hal  ini  berarti  laju  dilusi pada  sistem  ini  melebihi  laju  pertumbuhannya  (µ). Nilai OD terlalu tinggi menandakan bahwa laju dilusi terlalu  rendah,  sehingga  pertumbuhan S.  platensis hanya  mengandalkan  sisa  nutrisi  pada  media  yang tersedia  pada  bejana.  Pertumbuhan  akan  makin menurun  dengan  makin  menipisnya  ketersediaan nutrisi  dalam  media.  Nilai  OD  secara  umum  ber- korelasi  dengan  konsentrasi  biomassa,  namun  tidak
pada  semua  nilai  OD.  Di  samping  itu,    korelasi    OD dengan    konsentrasi  biomassa  pada  konsentrasi  LC- PKS yang berbeda juga memiliki  nilai yang berbeda. Hal  ini  disebabkan  pada  konsentrasi  LC-PKS  yang makin  besar,  latar  belakang  ( background )  warna cokelat  LC-PKS  makin  pekat  sehingga  makin  besar pengaruhnya terhadap pembacaan nilai OD.
Kadar TC terendah terdapat pada sistem fotobio- reaktor dengan laju dilusi 0,03 jam -1 yaitu 1000 ppm, sedangkan  kadar  TC  tertinggi  terdapat  pada  sistem fotobioreaktor  dengan  laju  dilusi  0,01  jam -1 yaitu
Gambar 2. Pertumbuhan S. platensis dengan media (1) LC-PKS  75%  dan  (2) LC-PKS 90%.
Figure 2.   Growth of S. platensis using media (1) POME 75% and POME 90%.
(1) (2) ( 2
)
( 2 )
sebesar 1326 ppm.  Kadar TC  yang rendah  menanda- kan S.  platensis dapat  mengkonsumsi  karbon  organik dengan  optimum,  sedangkan  kadar  TC  yang  tinggi menandakan  bahwa  mikroalga  ini  belum  maksimal dalam  mengkonsumsi  karbon  organik  yang  terdapat pada media LC-PKS.
Nilai  BOD  dan  COD  menunjukkan  besarnya beban  pencemaran  oleh  buangan  yang  dinyatakan dengan  parameter  kebutuhan  oksigen  yang  akan dikonsumsi  oleh  mikroba  bila  beban  pencemaran  ter- sebut memasuki sungai. Nilai BOD dan COD terendah terdapat  pada  fotobioreaktor  dengan  laju  dilusi  0,015 jam -1 yaitu  sebesar  34,45  ppm  dan    35,67  ppm, sedangkan nilai BOD dan COD tertinggi terdapat pada fotobioreaktor  dengan  laju  dilusi  0,01  jam -1 yaitu sebesar  36,86  ppm  dan  50,27  ppm.    Laju  dilusi  (D) yang  semakin  besar  menandakan  penambahan  nutrisi berupa  bahan  organik  semakin  banyak,  yang  meng- akibatkan  sisa  bahan  organik  dalam  media  semakin banyak,  sehingga  TC,  BOD,  dan  COD  meningkat. Nilai  DO  menandakan  adanya  oksigen  terlarut  yang terdapat  di  dalam  air  sebagai  hasil  dari  proses  foto- sintesis.  Dari  hasil  pengujian  ini  didapatkan  bahwa nilai DO tertinggi terdapat pada fotobioreaktor dengan laju  dilusi  0,01  jam -1 sebesar  3,995  ppm,  sedangkan nilai DO terendah terdapat pada fotobioreaktor dengan laju dilusi 0,015 jam -1 yaitu 3,887 ppm.  Nilai oksigen terlarut  yang  tinggi  menandakan  bahwa  kandungan bahan  organik  terlarut  makin  rendah  serta  kandungan sel S.  platensis hidup  semakin  besar.  Hal  ini disebabkan S.platensis adalah  mikroba  fotosintetik yang  menghasilkan  oksigen  selama  proses  foto- sintesis.  Dengan  demikian  makin  tinggi  konsentrasi
biomassa  sel,  akan  semakin  tinggi  konsentrasi oksigen,  selama  sel  tetap  tumbuh.  Jika  laju  dilusi tinggi,  penambahan  bahan  organik  juga  tinggi,  yang akan  menyebabkan  oksigen  terlarut  (DO)  akan  turun (American Public Health Association, 2005).
Data  ini  sejalan  dengan  nilai Fixed  Dissolved Solid (FDS)  dan Total  Dissolved  Solid (TDS)  yang menunjukkan  bahwa  nilai  FDS  dan  TDS  pada  laju dilusi  0,015  jam -1 cukup  rendah,  yaitu  sebesar  5808 ppm  dam  6830  ppm.    FDS  dan  TDS  merupakan material terlarut yang berturut-turut berasal dari bahan anorganik  dan  campuran  total  organik  dan  anorganik (American  Public  Health  Association,  2005).    Hasil pengujian  parameter  produksi  biomassa,  kadar  TC, DO,  BOD  dan  COD  dapat  disimpulkan  bahwa fotobioreaktor dengan laju  dilusi 0,015 jam -1 merupa- kan laju alir umpan yang optimum untuk pertumbuhan S.  platensis serta  menghasilkan  penurunan  tingkat cemaran LC-PKS yang maksimum.

## Sistem kontinyu skala 10 L
Karena  fotobioreaktor  yang  digunakan  pada  saat penelitian  pendahuluan  berkapasitas  1,2  L  (seper- delapan  kali  kapasitas  fotobioreaktor  untuk  penelitian utama),  maka  laju  alir  umpan  yang  digunakan  juga disesuaikan  dengan  kapasitas  fotobioreaktor  untuk penelitian  utama.  Laju  alir  optimum  yang  digunakan pada  penelitian  pendahuluan,  dikalikan  delapan menjadi 8 tetes/10 detik atau 0,4 mL/10 detik, sedang- kan  laju  dilusi  adalah  sama  dengan  laju  dilusi optimum  pada  fotobioreaktor  kapasitas  1,2  L optimum, yaitu 0,015 jam -1 .
Gambar 3.   Nilai FDS dan TDS selama pertumbuhan S.platensis pada (1) LC-PKS 25%, (2) LC-PKS 50%.
Figure 3.     FDS and TDS values during growth of S. platensis at  media (1)POME 25%, (2) POME  50%.
(1)
(2)
Produksi Spirulina platensis untuk penurunan tingkat cemaran  limbah cair ……(Suharyanto et al .)
Parameter Aliran masuk Inflow (ppm) Aliran keluar Outflow (ppm) Peningkatan/ penurunan Increasing/decreasing (%) Baku mutu limbah cair Quality standard for POME (ppm) TC 1605  ± 15 1219 ± 12 24,10 - DO 4,22 ±0,05 4,12±0,05 2,60 - BOD 25,13±0,25 18,94±0,20 24,60 100 COD 40,77±0,40 40,99±0,40 5,00 200
Tabel 3.  Nilai TC, DO, BOD dan COD LC-PKS 90% yang masuk ( inflow ) dan keluar ( outflow ) pada kultivasi
S. platensis dengan fotobioreaktor skala 10 L.
Table  3.  Values  of  TC,  BOD  and  COD  of  90%  POME  inflow  and  outflow  during S.  platensis cultivation  in continous photobioreactor ca. 10 L.
(1) (2)
Gambar 4.  Nilai FDS dan TDS selama pertumbuhan S.platensis pada (1) LC-PKS 75%, (2) LC-PKS 90%. Figure 4.    FDS and TDS values during growth of S.platensis at  media (1) POME 75%, (2) POME 90%.
Gambar 5.  Produksi biomassa S. platensis dan perubahan OD (λ =480 nm) dalam  fotobioreaktor  skala 10 L dengan media LC- PKS 90% dengan laju dilusi 0,015 jam -1.
Figure 5.    Biomass  production  of S.  platensis and  OD  (λ = 480  nm)  change  in  photobioreactor  ca.    10 L using 90% POME with dilution time 0,015 hour -1.
Produksi  biomassa  sel  kering  mengalami fluktuasi.  Pada awal pertumbuhan S. platensis sedang beradaptasi  dengan  kondisi  lingkungan.  Pada  hari ketiga, nilai OD dan nilai biomassa cenderung konstan karena  mikroalga  ini  telah  beradaptasi  dengan lingkungannnya  (Gambar  5).  Selain  nilai  TC  dan BOD, secara umum peningkatan atau penurunan nilai parameter  pada  percobaan  kultivasi S.  platensis dengan fotobioreaktor kontinyu skala 10 L relatif kecil (Tabel  3).  Hal  ini  mengindikasikan  bahwa  laju  dilusi menghasilkan kondisi yang mendekati kesetimbangan. Nilai TC dan nilai BOD   mengalami penurunan  yaitu sebesar  386  ppm  dan  6,19  ppm,  sedangkan  nilai  DO dan COD tidak mengalami penurunan yang signifikan (Tabel  3).  Nilai  BOD  dan  COD  dari  buangan  yang keluar  pada  sistem  ini  telah  di  bawah  baku  mutu lingkungan  sehingga  aman  untuk  dibuang  ke lingkungan.  Penurunan  tingkat  pencemaran  LC-PKS, laju  partumbuhan,  dan  konsentrasi  biomassa S. platensis relatif konstan yang mengindikasikan bahwa sistem  fotobioreaktor  kontinyu  telah  berjalan  dengan baik dan sangat prospektif untuk dikembangkan dalam skala  besar  (komersial).  Namun,  percobaan  secara pilot perlu terlebih dahulu dilakukan untuk memperoleh  data  kinerja  fotobioreaktor  yang  men- dekati kondisi skala komersial.

## Kesimpulan
Spirulina  platensis  dapat  ditumbuhkan  dalam fotobioreaktor kontinyu menggunakan media LC-PKS 90% dan media sintetik 10% dengan laju dilusi 0,015 jam -1 . Pertumbuhan S. platensis setelah tiga hari  pada perbesaran  skala  percobaan  delapan  kali  relatif konstan,  dengan  biomassa  0,25  g/L  dan  OD  =  0,5. disertai  penurunan  nilai  TC  dan  nilai  BOD.  Laju  alir keluar  ( outflow) menghasilkan  kadar  cemaran  limbah yang  konstan  yang  menunjukkan  sistem  dari fotobioreaktor kontinyu ini berjalan dengan baik.

## Daftar Pustaka
American  Public  Health  Association  (2005). Standard Methods  for  the  Examination  of  Water  and  Waste Water . 21 th ed. Washington DC, USA.
Anggita-Sari  FY,  IMA  Suryajaya  &  Hadiyanto  (2012). Kultivasi  mikroalga Spirulina  platensis dalam  media POME dengan variasi jumlah dan komposisi nutrisi. J Teknol Kimia & Industri 1 (1), 487-494.
Arbianti  R,  S  Amini,  TS  Utami,  H  Hermansyah  &  K  Hadi (2013).  Produksi pelengkap nutrisi dari mikroalga laut Spirulina platensis dan Botyrococcus barunii . J Teknik Kimia Ind 11 (5), 243-249.
Chriswardana  M,  MA  Nur  &  Hadiyanto  (2013). Spirulina platensis : Potensinya sebagai bahan pangan fungsional. J Apl Teknol Pangan 2 (1), 1-4.
Daniyati  R,  G  Yudoyono,  A  Rubiyanto  (2012).  Design closed  photobioreactor Chlorella  vulgaris sebagai mitigasi emisi CO 2 . J Sains dan Seni ITS 1, 1-5.
Dianursanti, M Nasikin & A  Wijanarko (2012).  The effect of  cell  density  arrangement  in Chlorella  vulgaris to CO 2 fixation  and  essensial  substances  production. J Chem and Chem Engin 6 (2), 152-157.
Greenfield  PF  (1985).    Mass  and  energy  balances  for  bio- logical reactors. In: Proc of the First Asean Workshop on  Biochemical  Engineering ,  Bangkok,  Thailand,  25- 27 September 1985. p247-267.
Hadiyanto,  M  Christwardana  &  D  Sutrisnanto  (2013).
Phytoremediation of palm oil mill effluent (POME) by using  aquatic  plant  and  microalgae  for  biomass production. J Environ Sc & Technol 6 (2), 79-90.
Hadiyanto  H  &  MA  Nur  (2012).  Potential  of  palm  oil  mill effluent  (POME)  as  media  growth  of Chlorella sp.  for bioenergy  production. Internat  J  Environ  and  Bioen 3(2), 67-74.
Hassan  SH,  MS  Abdel  Hameed,  OE  Hammouda,  FM Ghazal & SM Hamed (2012). Effect of different growth conditions  on  certain  biochemical  parameters  of different  cyanobacterial  strains. Malaysian  J  of Microbiol 8 (4), 266-272.
Nuhu  AA  (2013). Spirulina  (Arthrospira): An  important source  of  nutritional  and  medicinal  compounds. J Marine Biol 2013, 1-8.
Nur MA & H Hadiyanto (2013). Utilization of agro-industry wastewater  as  growth  media  for  microalgae  based bioenergy feedstock in Indonesia (an overview). Internat J Sustainable Future for Human Security 1 (1), 3-7.
Purba  E  &  AC  Khairunisa  (2012).    Kajian  laju  reaksi fotosintesis  untuk  penyerapan  gas  CO 2 menggunakan mikroalga Tetraselmis chuii . J Rekayasa Proses 6 (1), 7- 13. Priyadarshani  I  &  B  Rath  (2012).    Commercial  and industrial application of micro algae : A review. J Algal Biomass Utilisation 3 (4), 89-100.
Silva  CSP,  ME  Silva-Stenico,  MF  Fiore,  HF  de  Castro  & PCM  da  Rose  (2014).    Optimization  of  conditions  for Synechococcus sp  PCC  7942  (cyanobacterium)  to  be used as feedstock for biodiesel production. Algal Res 3, 1-7.
Tri-Panji & Suharyanto (2001).  Optimization of media from low-cost  nutrient  sources  for  growing Spirulina platensis and  carotenoid  production. Menara  Perke- bunan 69(1), 18-28.
Tri-Panji,  T  Aminingsih  &  Y  Mayangsari  (2010).  Produksi asam lemak tak jenuh majemuk  dari Spirulina platensis yang  dibiakkan  dalam  limbah  cair  pabrik  kelapa  sawit. Ekologia 10 (2), 27-34.
Yuliandri F, Y Duta Utama & L Buchori (2013).  Biofiksasi CO 2 oleh  mikroalga Spirulina sp.  dalam  upaya pemurnian  biogas. J  Teknol  Kimia  dan  Industri 2  (4),
125-131.