Teknologi Sediment Microbial Fuel Cell Sebagai Energi Alternatif Yang

## Berkelanjutan
Fajar Agus Saputro (1), Muhamad Riyan Maulana (2), Imbuk Risnawati (3), Heny Kurniawati (4)
(1)(4)Program Studi Biologi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Terbuka (2)Program Studi Sistem Informasi, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Terbuka
(3)Program Studi Perencanaan Wilayah dan Kota, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Terbuka
fajar_agus@outlook.com (1), mriyanmaulana620@gmail.com (2), rysnhamoura@gmail.com (3), henyk@ecampus.ut.ac.id (4)

## ABSTRAK
Ketergantungan  akan  penggunaan  energi  konvensional/fosil  semakin  meningkat  selama  setengah  abad terakhir sehingga menyebabkan krisis energi dan peningkatan emisi CO 2 . Sebagai alternatif energi, salah satu yang paling prospektif adalah  Microbial Fuel Cell (MFC). Lautan Indonesia menyimpan potensi besar akan kandungan bahan organik pada sedimen laut yang dapat dijadikan sebagai sumber  Sediment Microbial Fuel Cell(SMFC).  Teknologi  SMFC  dalam  skala  besar  saat  ini  masih  sulit  diterapkan  karena  studi  mengenai pengenalan SMFC, strategi optimasi,  dan pembuatan prototype masih sedikit. Penelitian  ini bertujuan untuk memberikan  wawasan  mengenai  prinsip  kerja  SMFC,  faktor  yang  mempengaruhi  keberhasilan  penerapan SMFC, dan strategi optimasinya. SMFC melibatkan mikroorganisme yang terdapat pada sedimen laut untuk mendegradasi bahan organik sehingga menghasilkan listrik. Eksplorasi lokasi sedimen perlu dilakukan untuk mendapatkan  kualitas  sedimen  yang  kaya  akan  bahan  organik  dan  mikroorganisme.  Pemilihan  material elektroda  juga  perlu  dipertimbangkan  karena  dapat  mempengaruhi  penempelan  mikroba  dan  kemampuan mentransfer elektron. Modifikasi elektroda biasanya dilakukan untuk meningkatkan performa pembangkitan listrik. Kondisi operasi seperti suhu, kadar oksigen, dan pH dapat mempengaruhi kehidupan mikroba sedimen sehingga  kondisi  optimal  perlu  ditentukan.  Scale-up  SMFC  memang  memiliki  banyak  tantangan  karena teknologi  ini  cukup  baru.  Akan  tetapi,  bila  prinsip  SMFC  bisa  dikuasai  dengan  baik  dan  setiap  parameter dioptimasi,  maka peluang keberhasilan  scale-up  SMFC semakin  meningkat.  Penelitian  ini diharapkan dapat menjadi pedoman dalam penerapan SMFC dalam skala besar.
Kata Kunci : Microbial Fuel Cell, Sedimen, Bahan Bakar Fosil, Listrik, Energi

## ABSTRACT
Dependence  on  the  use  of  conventional/fossil  energy  has  increased  over  the  past  half  century,  causing  an energy crisis and an  increase  in CO2 emissions. As an alternative to  energy, one of the  most  prospective  is the  Microbial  Fuel  Cell  (MFC).  The  Indonesian  ocean  holds  great  potential  for  organic  matter  content  in marine sediments that can be used as a source of Sediment Microbial Fuel Cell (SMFC). SMFC technology on  a  large  scale  is  currently  still  difficult  to  implement  because  studies  on  the  introduction  of  SMFC, optimization  strategies,  and  prototyping  are  still  small.  This  study  aims  to  provide  insight  into the working principles of SMFC, factors that influence the success of SMFC implementation, and optimization strategies. SMFCs involve microorganisms found in marine sediments to degrade organic matter to produce electricity. Exploration  of  sediment  sites  needs  to  be  done  to  obtain  sediment  quality  rich  in  organic  matter  and microorganisms. The choice of electrode material also needs to be considered because it can affect microbial attachment  and  electron  transfer  ability.  Electrode  modifications  are  usually  done  to  improve  electricity generation  performance.  Operating  conditions  such  as  temperature,  oxygen  levels,  and  pH  can  affect sedimentary  microbial  life  so  optimal  conditions  need  to  be  determined.  SMFC  scale-up  does  have  many challenges because this technology is quite new. However, if the SMFC principles can be mastered  properly and  every  parameter  is  optimized,  then  the  chances  of  SMFC  scale-up  success  increase.  This  research  is expected to be a guideline in the application of SMFC on a large scale.
Keywords :  Microbial Fuel Cells, Sediment, Fossil Fuels, Electricity, Energy

## I. PENDAHULUAN

## 1. Latar Belakang
Energi  merupakan  kebutuhan  pokok  bagi  kehidupan  manusia  dan  merupakan  faktor penting  dalam  pembangunan  suatu  negara.  Dalam  beberapa  dekade  terakhir,  Indonesia mengalami  peningkatan  permintaan  energi  yang  signifikan  karena  pertumbuhan  populasi yang  pesat  serta  perkembangan  industri.  Data  dari  Badan  Pusat  Statistik  BPS  (2020) menunjukkan  bahwa  konsumsi  energi  listrik  di  Indonesia  selalu  meningkat  rata-rata sebesar 10% setiap tahunnya sejak tahun 2010. Data terakhir pada tahun 2019 penggunaan energi  listrik  di  Indonesia  sebesar  294,8  TWh.  Jika  dibandingkan  dengan  data  konsumsi energi  listrik  pada  tahun  2010  yaitu  sebesar  155,2  TWh  maka  terlihat  mengalami peningkatan  yang  signifikan.  Diprediksikan  permintaan  listrik  akan  meningkat  mencapai 11-12% pada tahun 2025 dan akan terus meningkat setiap tahunnya (OEI, 2019). Saat ini, mayoritas  energi  di  Indonesia  masih  bergantung  pada  bahan  bakar  fosil terutama minyak bumi, gas alam, dan batu bara untuk memenuhi kebutuhan tenaga listriknya. Hingga tahun 2019,  data  dari  BPS  (2020)  menunjukkan  fakta  bahwa  59,6%  dari  total  produksi  energi listrik  dihasilkan  dari  pembakaran  batu  bara,  17,9%  dari  gas,  dan  19,1%  dari  minyak. Sedangkan,  berdasarkan  data  dari  OEI  (2019)  bahwa  Indonesia  menggunakan  sumber listrik berasal dari batu bara sebanyak 50%, gas bumi sebanyak 29%, bahan bakar minyak sebanyak 7%, dan energi terbarukan sebanyak 14%. Dari kedua data tersebut menunjukkan bahwa  Indonesia  masih  sangat  bergantung  pada  energi  fosil  terutama  batu  bara. Ketergantungan  yang  tinggi  terhadap  batu  bara  ini  memiliki  dampak  negatif  terhadap lingkungan, seperti emisi gas rumah kaca yang berkontribusi terhadap perubahan iklim dan polusi  udara.  Kemudian  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Greenpeace  dan  lembaga  riset independen lainnya menyoroti bahwa pembangkit listrik berbasis batu bara menghasilkan polusi udara yang tinggi dalam bentuk partikulat, sulfur dioksida (SO 2 ), nitrogen dioksida (NO 2 ),  dan  polutan  lainnya  yang  dapat  menyebabkan  gangguan  pernapasan  dan mempengaruhi kualitas udara lokal (Bjureby dkk., 2008).Penggunaan batu bara yang terus menerus  mengakibatkan  terjadinya  krisis  energi.  Permasalahan  tersebut  tidak  sejalan dengan  Tujuan  Pembangunan  Berkelanjutan  atau  SDGs  terutama  pada  poin  11  tentang menjadikan  kota  dan  pemukiman  inklusif,  aman,  tangguh  dan  berkelanjutan.  Selain  itu, pemerintah  juga  telah  membuat  kebijakan  dalam  penggunaan  bahan  bakar  fosil  dan meningkatkan  penggunaan  energi  terbarukan  dalam  misi  untuk  mencapai  keberlanjutan energi  yang  tertuang  pada  Peraturan  Presiden  (Perpres)  No.  22  Tahun  2017  tentang Rencana  Umum  Energi  Nasional  (RUEN).  Sebagai  upaya  penanggulangan  masalah tersebut salah satu teknologi yang menarik perhatian adalah teknologi Sediment Microbial Fuel  Cell  (SMFC) . SMFC adalah  jenis  sel  bahan  bakar  mikroba  yang  menggunakan sedimen  sebagai  substrat  yang  mengandung  mikroorganisme  pada  anoda  untuk menghasilkan  energi  listrik  melalui  proses  oksidasi  mikroba.  Dalam SMFC , mikroorganisme  di  dalam  sedimen  akan  melakukan  metabolisme  menggunakan  bahan organik  kemudian  menghasilkan  elektron  yang  dapat  ditangkap  oleh  elektroda  anoda dalam  sel  bahan  bakar  sehingga  menghasilkan  arus  listrik.  Di  Indonesia,  sedimen  sangat mudah didapatkan karena Indonesia memiliki perairan yang sangat luas bahkan lebih luas daripada  daratannya. SMFC ini  memiliki  beberapa  kelebihan  di  antaranya  yaitu  dapat membantu  menghilangkan  zat-zat  berbahaya  seperti  nitrat  dan  fosfat  dari  sedimen,  dapat menghasilkan  energi  secara  berkelanjutan  melalui  oksidasi  mikroba  pada  sedimen,  serta dapat  digunakan  sebagai  sumber  energi  di  daerah  terpencil  atau  tempat  yang  sulit dijangkau. Oleh sebab itu, SMFC memiliki potensi yang besar sebagai sumber energi yang berkelanjutan  dan  ramah  lingkungan.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  menyajikan pemahaman  mendalam  mengenai  prinsip  kerja Sediment  Microbial  Fuel  Cell(SMFC). Melalui  eksplorasi  konsep-konsep  utama,  tujuan  pertama  adalah  memberikan  wawasan
yang  komprehensif  tentang  prinsip  kerja SMFC.  Selain  itu,  karya  tulis  ini  juga  bertujuan untuk  menguraikan  tantangan  yang  mungkin  dihadapi  dalam  meng- upscale  SMFC dan mengidentifikasi  peluang-peluang  yang  dapat  dioptimalkan.  Dengan  memberikan pandangan  terperinci  tentang  strategi  optimasi SMFC ,  karya  tulis  ini  berupaya  menjadi sumber  rujukan  yang  berharga  bagi  praktisi  dan  peneliti  yang  tertarik  dalam mengimplementasikan SMFC pada  skala  yang  lebih  besar.  Manfaat  dari  karya  tulis  ini diharapkan  akan  termanifestasi  dalam  kontribusinya  sebagai  pedoman  praktis, memfasilitasi  adopsi SMFC secara  luas,  dan  pada  gilirannya,  dapat  membantu menggantikan sumber energi yang lebih bersahabat dengan lingkungan dan berkelanjutan..

## 2. Perumusan Masalah
Rumusan masalah pada penelitian ini yaitu  untuk menguji penelitian mengenai Teknologi Sediment Microbial Fuel Cell Sebagai Energi Alternatif Yang Berkelanjutan.

## 3. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui hasil penelitian dari Teknologi Sediment Microbial Fuel Cell Sebagai Energi Alternatif Yang Berkelanjutan.

## 4. Manfaat Penelitian
Manfaat  dari  penelitian  ini  adalah  aplikasi  kepada  masyarakat  dan  penelitian  selanjutnya dari  Teknologi Sediment  Microbial  Fuel  Cell Sebagai  Energi  Alternatif  Yang Berkelanjutan.

## II. METODE
Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah tinjauan literatur. Tinjauan literatur adalah metode penelitian yang melibatkan pengumpulan, pengolahan, dan analisis data  dan  informasi  yang  berasal  dari  sumber-sumber  yang  terpercaya.  Penelitian  ini bertujuan  untuk  memahami  dan  menyajikan  perkembangan  terkini  serta  tantangan  dalam penerapan Teknologi Sediment Microbial Fuel Cell (SMFC) untuk mencapai kemandirian energi di Indonesia. Pertama , data dan informasi yang relevan dengan topik penelitian ini dikumpulkan  dari  berbagai  sumber  seperti  jurnal  ilmiah,  buku  referensi,  dan  laporan penelitian terkait MFC , sedimen, dan kemandirian energi di Indonesia. Pencarian literatur dilakukan melalui berbagai basis data elektronik. Pemilihan kata kunci yang  sesuai untuk mencari  data  menjadi  langkah  awal  dalam  pengumpulan  informasi  yang  relevan. Selanjutnya ,  data  dan  informasi  yang  telah  dikumpulkan  dianalisis  dan  disusun  dalam kerangka  kerja  yang  terstruktur.  Data-data  yang  ditemukan  dikelompokkan  berdasarkan tema  dan  topik  tertentu  untuk  memudahkan  analisis  dan  menyajikan  temuan  secara sistematis.  Dalam  pengolahan  data  dan  informasi,  kesalahan  pengumpulan  data  dan  bias penelitian  juga  dievaluasi  untuk  memastikan  keakuratan  dan  keandalan  data  yang digunakan.  Setelah  pengolahan  data  dan  informasi  selesai,  langkah  selanjutnya  adalah melakukan analisis yang kritis terhadap data yang telah terkumpul. Analisis ini melibatkan perbandingan  antarstudi,  identifikasi  kekuatan  dan  kelemahan SMFC sebagai  teknologi sedimen,  peluang  dan  cara  optimalisasi.  Analisis  ini  juga  mencakup  pertimbangan  faktor lingkungan  di  wilayah  Indonesia.  Selama  analisis  data  dan  informasi,  pemikiran  kritis digunakan  dalam  memahami,  merangkum,  dan  menginterpretasikan  temuan-temuan penting.  Konsep-konsep  yang  relevan  dan  argumen-argumen  yang  didukung  oleh  bukti- bukti dari literatur digunakan untuk menjelaskan dan memaparkan potensi serta tantangan penerapan  Teknologi SMFC di  Indonesia.  Penggunaan  pendekatan  analisis  komparatif digunakan  untuk  membandingkan  temuan  dari  studi-studi  yang  ada  dan  mengidentifikasi kesenjangan  pengetahuan  yang  perlu  diteliti  lebih  lanjut.  Dalam  metode  penelitian  ini,
kerangka  berpikir  yang  logis  dan  koheren  digunakan  untuk  menyusun  keseluruhan  karya ilmiah.  Dalam  kerangka  berpikir  ini,  penulis  memastikan  bahwa  pembahasan  mengikuti struktur  yang  teratur  dan  mudah  dipahami.  Isi  artikel  ilmiah  ini  mencakup  deskripsi tentang SMFC dan prinsip kerja, faktor keberhasilan SMFC serta cara optimasinya.

## III. HASIL PENELITIAN
Prinsip kerja SMFC terdiri dari beberapa tahapan seperti yang terlihat pada gambar 1, yaitu proses  fermentasi,  transfer  elektron,  dan  reaksi  elektrokimia.  Pada  tahap  fermentasi, mikroorganisme anaerob dalam sedimen mengoksidasi senyawa organik yang ada, seperti residu  tumbuhan  atau  limbah  organik  lainnya.  Selama  proses  ini,  mikroorganisme menghasilkan  elektron  sebagai  produk  sampingan.  Selanjutnya,  elektron  yang  dihasilkan oleh  mikroorganisme  dalam  tahap  fermentasi  akan  ditransfer  ke  anoda  melalui  proses transfer  elektron.  Anoda  memainkan  peran  penting  dalam  mengekstraksi  elektron  dari mikroorganisme.  Setelah  elektron  mencapai  anoda,  elektron  tersebut  akan  memasuki sirkuit eksternal melalui penghubung arus/kabel untuk menciptakan aliran listrik. Pada saat yang  sama,  di  katoda,  oksigen  dari  udara  atau  senyawa  reduktor  lainnya  bereaksi dengan elektron  yang  berasal  dari  anoda  melalui  reaksi  oksidasi-reduksi.  Katalis  seperti  platina atau logam lain dapat digunakan di katoda untuk mempercepat reaksi reduksi oksigen atau senyawa reduktor. Reaksi oksidasi dan reduksi ini menghasilkan aliran muatan negatif dari katoda  ke  anoda  melalui  media  elektrolit  sebagai  penghubung,  sambil  mempertahankan netralitas muatan.  Dalam penerapan teknologi ini tentu saja terdapat beberapa faktor yan g akan mempengaruhi keberhasilan. Beberapa faktor yang mempengaruhi keberhasilan pada teknologi SMFC yaitu  suhu,  pH,  kekuatan  ionik  dan  salinitas,  kandungan  nutrisi,  jenis elektroda,  jarak  antara  elektroda,  keberadaan  mediator  kimia  serta  keberadaan  senyawa penghambat  tumbuhnya  mikroba.  Keberhasilan  aplikasi SMFC dalam  skala  besar  tidak dapat  terlepas  dari  berbagai  strategi  optimasi  yang  dilakukan.  Berikut  beberapa  strategi yang berhasil dihimpun :
a. Pemilihan sedimen
Jumlah  energi  yang  diperoleh  dari SMFC bergantung  pada  banyak  faktor  diantaranya jumlah  bahan  organik  dan  mikroorganisme  eksoelektrogenik  yang  terdapat  di  dalam sedimen.  Kualitas  sedimen  yang  baik  diharapkan  dapat  menghasilkan  energi  listrik  yang tinggi.  Studi  yang  dilakukan  oleh  Rivas et  al .  2023  mengkaji  kualitas  sedimen  dan pengaruh hydrological  season terhadap  produksi  energi  listrik SMFC .  Sampel  yang digunakan  meliputi  2  sampel  sedimen  dari  sungai  dan  laut  yang  dikoleksi  saat  musim hujan  dan  2  sampel  dari  sungai  dan  laut  yang  dikoleksi  saat  musim  kemarau.  Hasil membuktikan bahwa bahan organik sedimen laut baik pada musim hujan maupun musim kemarau  lebih  tinggi  dibanding  sedimen  sungai.  Bila  dibandingkan  antar  musim,  bahan organik  sedimen  laut  lebih  rendah  pada  musim  kemarau  dibandingkan  musim  hujan  dan begitupun  sebaliknya.  Hal  ini  terjadi  karena  pada  musim  hujan  arus  sungai  meningkat sehingga  menghanyutkan  banyak  bahan  organik  ke  laut  dan  pada  musim  hujan  bahan organik banyak yang tertinggal di badan sungai. Dari parameter konduktivitas listrik (EC) menunjukkan bahwa sedimen laut memiliki nilai EC yang lebih tinggi dibanding sedimen sungai baik pada musim hujan maupun kemarau. Pada musim kemarau nilai EC sedimen sungai lebih tinggi dibandingkan musim hujan. Pada musim hujan, listrik yang dihasilkan sedimen laut melonjak dengan rata-rata 407.83 mV dan  voltase maksimal sebesar 639,32 mV. Sementara poada musim kering sedimen sungai meningkat produksi listriknya hingga 70%  dengan  rata-rata  700  mV  dan  maksimum  voltase  sebesar  800.9  mV.  Hasil  analisis komunitas  mikroba  menemukan  3  genus  mikroba  yang  cenderung  tinggi  pada  kedia sedimen,  yaitu Escherichia  coli , Clostridium ,  dan Vibrio .  Ketiga  bakteri  tersebut  juga ditemukan  pada  sedimen  yang  diteliti  oleh  (Goenka  dkk.,  2018;  X.  Li  dkk.,  2019).
Sehingga  besar  kemungkinan  bakteri  tersebut  merupakan  bakteri  ektraelektrogen.  Dari pemaparan tersebut, dapat dissimpulkan bahwa eksplorasi sedimen dengan bahan organik yang tinggi perlu dilakukan untuk mendapatkan sedimen yang berkualitas.
b. Pemilihan anoda
Anoda  yang  digunakan  harus  konduktif, biocompatible ,  stabil  pada  bahan  kimia.  Bahan elektrioda  yang  paling adaptable adalah  karbon  yang  biasanya  tersedia  dalam  bentuk compact graphite plate,rods , atau granul, bahan fiber (bulu halus, kertas, serat, busa) dan karbon  kaca.  Anoda  paling  sederhana  adalah graphite  plate atau  rod  karena  murah  dan mudah dikendalikan serta memiliki luas area namun ternyata area permukaan tidak tersedia untuk  bakteri.  Chaudhuri  &  Lovley  (2003)  mengemukakan  bahwa  densitas  arus  listrik tertinggi  dimiliki  oleh  anoda carbon  felt kemudian carbon  foam dan graphite .  Untuk meningkatkan  performa  anoda,  beberapa  bahan  kimia  dan  cara  fisik  dilakukan.  Park  & Zeikus (2003) berhasil meningkatkan transfer elektron ke anoda menggunakan Mn (IV), Fe (III)  yang  diikat  kovalen  dengan neutral  red .  Produksi  listrik  juga  meningkat  dengan menambahkan  material  elektrokatalitik  seperti  polianilin/Pt composite ,  yang  dapat mendukung  oksidasi  mikroba.  Sudirjo  dkk.  (2019)  dalam  studinya  membuktikan  bahwa campuran 100% dan 67% karbon aktif ke dalam sedimen laut menghasilkan potentiostatic yang  lebih  lama  dibanding  Ag/AgCl.  Hasil  juga  membuktikan  bahwa  energi  elektrik diperoleh  melalui  transfer  elektron bi-directional .  Penemuan  ini  membuka  kesempatan untuk  menerapkan  sistem bioelectrichemical (BES)  sebagai  eks  situ  biobaterai  untuk penyimpanan  dan  penggunaan  listrik.  Dumas  dkk.  (2007)  menyebutkan  bahwa  anoda dengan bahan stainless steel menghasilkan densitas daya yang lebih rendah. Qi dkk. (2022) menyatakan  bahwa  elektroda carbon  fiber  brush menghasilkan  voltase  dan  densitas  daya yang lebih tinggi dibandingkan graphite felt electrode . SMFC menggunakan katoda carbon fiber  cloth relatif  lebih  rendah  karena  area  permukaan  licin  sehingga  mikroba  sulit menempel.
c. Pemiliha Katoda
Material  yang  digunakan  pada  anoda  juga  dapat  digunakan  untuk  katoda.  Pemilihan material  katoda  bergantung  pada  performa  dan  dibedakan  berdasaarkan  fungsinya.  Pada sedimen fuel cell , elektroda plain graphite disk dicelupkan ke dalam air laut (Tender dkk., 2002).  Karena  kinetika  reduksi  oksigen  rendah,  penggunaan  katoda  membatasi penggunaan  material  non  katalis  pada  sistem  yang  dapat  mentoleransi  performa  yang rendah.  Di  dalam  laut  reduksi  pada  katoda  karbon  didukung  oleh  mikroba  (Rhoads  dkk., 2005).  Reduksi  yang  dimediasi  mikroba  pada  katoda stainless  steel dapat  menurunkan kadar  oksigen  yang  membantu biofolm bakteri  (Bergel et  al. 2005).  (Dumas  dkk.  (2007) membuktikan  bahwa  katoda stainless  steel yang  dibalut  dengan biofim dapat  mensuplai densitas  arus  sebesar  140mM  m-2  pada  +0.05  V  dibanding  Ag/AgCl.  Sehingga  peneliti menyarankan penggunaan katoda tersebut.
d. Jarak antar elektroda
Jarak  antar  elektroda  memiliki  pengaruh  yang  signifikan  terhadap  efisiensi  SMFC. Semakin  meningkatnya  jarak  elektroda,  maka  total  jarak  perpindahan  proton  dari  anoda dan  katoda  semakin  meningkat.  Hal  ini  berdampak  pada  tingginya  hambatan.  Sedangkan jarak yang terlalu rendah akan memicu oksigen di udara masuk ke anoda dan  mengalami reaksi kimia dengan mikroba  yang menyebabkan elektron terkonsumsi dan menghasilkan hambatan  internal  yang  menurunkan  arus  output.  Oleh  karena  itu,  jarak  elektroda  yang optimal  perlu  dikaji.  Sajana  dkk.  (2013)  telah  melakukan  studi  jarak  elektroda  yang optimal.  Hasil  menunjukkan  bahwa  densitas  daya  meningkat  bila  jarak  antar  elektroda diturunkan. Peningkatan tersebut sekitar 38.38% pada jarak pendek.  Liu dkk. (2005) juga melaporkan  bahwa  peningkatan  daya  sebesar  60%  ketika  jarak  elektroda  diturunkan  4-2 cm, karena adanya penurunan hambatan.

## e. Kadar Oksigen
Lingkangan  anaerob  pada  area  sekitar  anoda  merupakan  kunci  keberhasilan SMFC . Keberadaan  oksigen  yang  berlebih  baik  pada  anoda  dapat  menurunkan  ion  hidrogen disekitar  anoda  dan  menurunkan  laju  distribusi  ke  bejana  katoda  serta  menurunkan  laju perpindahan elektron ke sel katoda. Mekanisme ini dapat meningakatkan hambatan. Pada area  katoda, dissolved  oxygen (DO)  yang  mencapai  status equilibrium ,  oksigen  akan penetrasi ke daerah anoda sehingga meningkatkan mikroba aerob dan menghambat mikro anaerob. Al-Dawery dkk. (2021) menyatakan bahwa introduksi oksigen yang berlebih pada bejana  anoda  dan  katoda  berdampak  buruk  dan  dapat  menurunkan  daya  sebesar  30% khususnya  pada  bejana  anoda.  Sistem  paparan  oksigen  secara  kontinu  menyebabkan jumlah energi yang dihasilkan dari anoda menurun.

## f. Suhu dan pH
Terdapat ada 2 suhu optimal untuk digesti secara anaerob. Mikroba mesofilik yang optimal pada  suhu  32  -  42 0 C  dan  termofilik  yang  optimal  pada  suhu  48  –  55 0 C.  Sementara metanogenik  sensitif  terhadap  perubahan  suhu  yang  cepat.  L.  H.  Li  dkk.  (2013) melaporkan  bahwa  densitas  daya  maksimum  dicapai  pada  suhu  37 0 C  yaitu  7.89  W/m3. Penurunan  suhu  hingga  10 0 C  berefek  pada  potensial  anoda  sementara  peningkatan  suhu hinhgga  43 0 C  berefek  pada  performa  katoda.  Secara  umum  bakteri memerlukan  pH  yang mendekati  netral  untuk  pertumbuhan  optimal.  Namun  reduksi  oksigen  pada  katoda menghasilkan  pH  basa.  Puig  dkk.  (2010)  melaporkan  bahwa  produksi  daya  menurun signifikan  saat  pH  akhir  turun  ke  5.2  karena  adanya  produk  asam  dari  fermentasi.  Pada studinya, ia melaporkan bahwa produksi daya tertinggi (0.66 W.m-3) tercapai pada pH 9.5. Tentunya  hal  ini  tidak  bisa  dijadikan  dasar  yang  mutlak  karena  pH  optimal  bervariasi sehingga perlu dilakukan optimasi dari awal.  Pengembangan teknologi ini telah dilakukan di  beberapa  negara  salah  satunya  adalah  Belanda.  Penelitian  yang  dilakukan  di  Belanda, seperti di kota Nieuwveer, telah berhasil mengaplikasikan SMFC dalam sistem pengolahan air limbah dengan hasil yang positif dalam menghasilkan energi listrik dari sedimen limbah organik. Hal tersebut menunjukkan bahwa Belanda telah berhasil mengembangkan energi yang ramah lingkungan dan berkelanjutan. Selain Belanda terdapat juga Amerika Serikat, Kanada, Jepang, dan Selandia Baru yang sudah menggunakan teknologi serupa. Meskipun potensi SMFC dalam  penyerapan  energi  dari  partikel  sedimen  telah  banyak  dikaji, investigasi  mengenai  praktis  penggunaannya  baru  mulai  dilakukan.  Potensi  sistem SMFC sangat besar namun berbagai aspek dan rintangan perlu diatasi, khususnya pada saat scale up .  Sampai  saat  ini,  data  mengenai  energi  yang  dihasilkan  dari  SMFC  masih  sedikit, walaupun sudah banyak studi yang mengkaji densitas daya dari SMFC .

## IV. KESIMPULAN
Secara  keseluruhan,  teknologi Sediment  Microbial  Fuel  Cell (SMFC)  menawarkan pendekatan  inovatif  dalam  menghasilkan  energi  listrik  melalui  pemanfaatan  sedimen sebagai sumber mikroorganisme dan bahan organik. Meskipun demikian, scale up SMFC menghadapi sejumlah tantangan  yang melibatkan peningkatan efisiensi desain, daya  yang lebih  besar,  stabilitas  kerja  jangka  panjangdan  perolehan  sedimen  berkualitas.  Dalam mengoptimalkan  kinerja  SMFC,  strategi  dilakukan  melalui  penyesuaian  suhu,  pH, pemilihan sedimen yang kaya nutrisi dan mikroba, pengelolaan oksigen pada katoda, serta penyesuaian  jarak  antar  elektroda.  Semua  langkah  ini  memainkan  peran  penting  dalam mencapai hasil maksimal dalam penggunaan SMFC sebagai sumber energi alternatif yang ramah lingkungan dan berkelanjutan

## DAFTAR PUSTAKA
Al-Dawery, S. K., Annamareddy, S. H. K., AL-Mashhadani, M. K. H., AL-Abri, H. A., & Al-Hatmi,  F.  H.  (2021).  Parametric  study  for  optimization  of  sediment-type microbial fuel cell. International Journal of Environmental Science and Technology , 18 (5), 1097–1108.
An, J., Kim, B., Nam, J., Ng, H. Y., & Chang, I. S. (2013). Comparison in performance of sediment  microbial  fuel  cells  according  to  depth  of  embedded  anode. Bioresource Technology , 127 , 138–142.
BLOTT, S. J., & PYE, K. (2012). Particle size scales and classification of sediment types based  on  particle  size  distributions:  Review  and  recommended  procedures. Sedimentology , 59 (7), 2071–2096.
Karra,  U.,  Muto,  E.,  Umaz,  R.,  Kölln,  M.,  Santoro,  C.,  Wang,  L.,  &  Li,  B.  (2014). Performance  evaluation  of  activated  carbon-based  electrodes  with  novel  power management system for long-term benthic microbial fuel cells. International Journal of Hydrogen Energy , 39 (36), 21847–21856.
Li,  L.  H.,  Sun,  Y.  M.,  Yuan,  Z.  H.,  Kong,  X.  Y.,  &  Li,  Y.  (2013).  Effect  of temperature change  on  power  generation  of  microbial  fuel  cell. Environmental  Technology , 34 (13–14), 1929–1934.
Li,  W.-W.,  Yu,  H.-Q.,  &  He,  Z.  (2013).  Towards  sustainable  wastewater  treatment  by using  microbial  fuel  cells-centered  technologies. Energy  Environ.  Sci. , 7 (3),  911– 924.
Li,  X.,  Zheng,  R.,  Zhang,  X.,  Liu,  Z.,  Zhu,  R.,  Zhang,  X.,  &  Gao,  D.  (2019).  A  novel exoelectrogen  from  microbial  fuel  cell:  Bioremediation  of  marine  petroleum hydrocarbon pollutants. Journal of Environmental Management , 235 , 70–76. Mokhtarian  N,  Ramli  D,  Rahimnejad  M,  &  Najafpour  GD.  (2012).  Bioelectricity generation  in  biological  fuel  cell  with  and  without  mediators. World  Appl  Sci , 18 , 559–567.
Puig, S., Serra, M., Coma, M., Cabré, M., Balaguer, M. D., & Colprim, J. (2010). Effect of pH  on  nutrient  dynamics  and  electricity  production  using  microbial  fuel  cells. Bioresource Technology , 101 (24), 9594–9599..
Ghangrekar, M. M., & Mitra, A. (2013). Effect of pH and distance between electrodes on the  performance  of  a  sediment  microbial  fuel  cell. Water  Science  and  Technology , 68 (3), 537–543.
Sajana,  T.  K.,  Pandit,  S.,  Jadhav,  D.  A.,  Abdullah-Al-Mamun,  M.,  &  Fosso-Kankeu,  E. (2019). Nano and Bio-Based Technologies for Wastewater Treatment (T. K. Sajana, Ed.). Scrivener Publishing.
Sudirjo,  E.,  Buisman,  C.  J.  N.,  &  Strik,  D.  P.  B.  T.  B.  (2019).  Marine  Sediment  Mixed With Activated Carbon Allows Electricity Production and Storage From Internal and External  Energy  Sources:  A  New  Rechargeable  Bio-Battery  With  Bi-Directional Electron Transfer Properties. Frontiers in Microbiology , 10 .
Accepted Date Revised Date Decided Date Accepted to Publish 20 Mei 2024 20 Juni 2024 28 Juni 2024 Ya