e-ISSN  2549-3701

## Pemanfaatan Sari Nenas Sebagai Sumber Energi Alternatif Pembuatan Bio-Baterai
Masthura 1 , Abdullah 2
1 Universitas Islam Negeri Sumatera Utara
2 Politeknik Negeri Medan e-mail: masthura@uinsu.ac.id 1 , abdullah@polmed.ac.id 2 Diterima : 30-12-2020 Disetujui : 25-01-2021 Diterbitkan : 10-02-2021

## Abstract
Research has been carried out on the manufacture of biobatteries using pineapple extract. This research aims to determine the effect of volume variations of pineapple extract solution on the voltage and current produced by bio-battery.  Volume  variations  of  pineapple  extract solution consisted of  50 ml,  100  ml,  150 ml,  200  ml  and  250  ml.  The  electrodes  used  were  copper  (Cu)  and  zinc  (Zn),  the  tests  carried  out consisted of measurements of pH, voltage, current, electric power and the length of time the voltage was lowered. The results showed that the pH value of the pineapple extract solution was 3.7, the voltage was from 1.94 volts - 4.96 volts, currents from 1.21 mA  - 16.75 mA and electric power from 2.34 mW  - 83.08 mW.  The  greater  volume  of  the  pineapple  extract  solution,  the  greater  value  of  voltage,  current  and electrical power, caused by the pineapple extract solution which contained hydrochloric acid and citric acid as  a  strong  electrolyte  which  immersed  in  two  electrodes  of  copper  (Cu)  and  zinc  (Zn).  Currently  those electrodes produced potential energy between the electrodes that can generate an electric current.
Keywords : Bio-battery, electrode, pineapple extract

## Abstrak
Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan bio-baterai dengan memanfaatkan sari nenas. Penelitian ini bertujuan  mengetahui  pengaruh  variasi  volume  larutan  sari  nenas  terhadap  tegangan  dan  arus  yang dihasilkan bio-baterai.    Variasi  volume    larutan  sari  nenas  terdiri  dari  50  ml,  100  ml,  150 ml,  200  ml  dan 250  ml.  Elektroda  yang  digunakan  tembaga  (Cu)  dan  seng  (Zn),  pengujian  yang  dilakukan  terdiri  dari pengukuran pH, tegangan, arus, daya listrik dan lamanya penurunan nilai tegangan listrik. Hasil penelitian didapat nilai pH larutan sari nenas 3,7, tegangan dari 1,94 Volt – 4,96 Volt, arus dari 1,21 mA – 16,75 mA dan daya listrik dari 2,34 mW – 83,08 mW. Semakin besar volume larutan sari nenas maka nilai tegangan, arus serta daya listriknya semakin besar, hal ini dikarenakan larutan sari nenas memiliki kandungan asam klorida  dan  asam  sitrat  bersifat  sebagai  elektrolit  kuat  yang  apabila  dicelupkan  dua  elektroda  tembaga (Cu) dan seng (Zn) menghasilkan potensial antar elektroda sehingga dapat menghasilkan arus listrik.
Kata kunci : Bio-baterai, elektroda, sari nenas

## Pendahuluan
Kebutuhan sumber energi saat ini semakin meningkat  yang  digunakan untuk kebutuhan rumah tangga  hingga  kebutuhan  komersial,  hampir  semuanya  membutuhkan  energi  listrik  sehingga peneltian  mengenai  energi  alternatif  sangatlah  penting  dalam  pencarian  energi  alternatif tersebut. Energi alternatif merupakan energi ramah lingkungan yang dapat diperbaharui melalui pemanfaatan limbah organik seperti sayur-sayuran dan buah-buahan (Khairiah, 2017).
e-ISSN  2549-3701
Buah  banyak  sebagai  penghasil  sel  energi  seperti  asam  sitrat,  Nikotinamida  Adenosin Dinukleotida  Hidrogen  dan  asam  askorbat,  dengan  kondisi  tertentu  dapat  berprilaku  sebagai elektrolit. Sama halnya dengan sayur-sayuran yang mempunyai banyak kandungan seperti air, asam dan basa. Proses fermentasi dikarenakan pembusukan buah dan sayuran menyebabkan kadar  asam  yang  lebih  sehingga  akan  menghasilkan  nilai  elektrolit  pada  buah  dan  sayuran tersebut.  Sumber energi listrik alternatif terbarukan  yang berupa bio-baterai sebagai pengganti baterai melalui pemanfaatan sifat kelistrikan dari limbah buah-buahan dan sayur-sayuran  yang mengandung banyak elektrolit. Bio-baterai merupakan alat dengan fungsi menghasilkan energi listrik dengan sumbernya yaitu makhluk hidup. Bio-baterai akan menghasilkan energi listrik yaitu melalui  proses  pemindahan  elektron  melalui  media  yang  konduktivitas  dua  elektroda  yaitu anoda  dan  katoda  sehingga  dari  proses  tersebut  arus  listrik  dan  beda  tegangan  dihasilkan. Permasalahannya  jika  baterai  tersebut  sudah  tidak  mempunyai  energi  lagi  sehingga  baterai tersebut  akan  menjadi  polusi  dalam  pencemaran  lingkungan  karena  sifatnya  yang  tidak  dapat diuraikan. Jika limbah tersebut tidak bisa diolah kembali dengan baik maka akan menyebabkan kerusakan lingkungan.
Pada  penelitian  Atina  (2015)  membuat  bio-baterai  dengan  memanfaatkan  buah  yang mengandung asam seperti nenas, buah tomat, belimbing wuluh, apel, dan jeruk kunci. Masing- masing sampel diambil ekstraknya dan diukur pH, kuat arus dan tegangan listrik setiap 5 menit. Hasil  penelitian  diperoleh  berdasarkan  pH,  tegangan  dan  arus  yaitu  jeruk  kunci  (3;  1,005  V; 3,672  mA),  belimbing  wuluh  (2;  0,976  V;  2,931  mA),  apel  (3,7;  0,974V;  2,658  mA),  nenas  (4; 0,920  Volt;  1,839  mA),  tomat  (5;  0,876  V;  0,890  mA).  Sehingga  dapat  disimpulkan  bahwa  pH buah  berbanding  terbalik  dengan  tegangan  dan  kuat  arus  artinya,  apabila  pH  buah  rendah maka tegangan dan kuat arus semakin tinggi dan sebaliknya.
Dalam penelitian ini, pembuatan bio-baterai akan menyebabkan perubahan reaksi kimia menjadi  reaksi  listrik.  Dengan  adanya  mineral-mineral  yang  terkandung  dalam  sari  nenas sehingga  bisa  bertindak  sebagai  elektrolit  yang  akan  mengubah  reaksi  kimia  menjadi  energi listrik.  Untuk  menghasilkan  arus,  tegangan,  daya  listrik  dan  daya  tahan  yang  optimum  maka pada pembuatan bio-baterai akan diberikan penambahan garam (NaCl) sebagai elektrolit serta membandingkan  hasil  elektrolit  yang  terbaik  dari  sari  nenas.  Dalam  penelitian  ini  larutan  sari nenas  divariasikan  menjadi  50  ml,  100  ml,  150  ml,  200  ml  dan  250  ml.    Hasil  penelitian  ini diharapkan dapat menjadi sumber energi alternatif yang terbarukan dengan memanfaatkan sari nenas yang ada di lingkungan sekitar.

## Studi Pustaka (optional)
Tanaman nenas merupakan salah satu tumbuhan yang memiliki banyak kandungan. Termasuk keluarga  Bromeliaceae  ordo  Poales  yang  berasal  dari  Amerika  selatan.  Buah  nenas  cukup banyak di Indonesia. Rasanya yang sedikit asam dan manis menyegarkan digemari anak-anak maupun  orang  dewasa.  Buah  ini  mengandung  cukup  banyak  air.  Kandungan  gizi  buah  nenas sangat  baik  bagi  kesehatan  tubuh.  Terutama  pada  sistem kekebalan  tubuh  dan  pertumbuhan. Diantaranya  vitamin  A,  vitamin  C,  fosfor,  kalsium,  kalium,  protein,  bromelin,  natrium,  zat  besi, magnesium  dan  serat,  beberapa  diantaranya  Fosfor  (27  mg),  Zat  Besi  (0,2  mg),  Air  (85,3  % berat basah) (Siti Juriah, 2018).
Pada  reaksi  elektrokimia  dapat  melakukan  proses  mengubah  energi  kimia  menjadi energi  listrik.  Peristiwa  pelepasan  elektron  pada  suatu  elektroda  disebut  reaksi  oksidasi,  dan sebaliknya  penerimaan  elektron  pada  elektroda  lainnya  disebut reaksi  reduksi.  Gabungan  dari
e-ISSN  2549-3701
kedua  reaksi  ini  dikenal  dengan  reaksi  redoks.  Reaksi  redoks  ini  dibagi  menjadi  2  yaitu, setengah  reaksi  pertama  menyatakan  oksidasi,  dan  setengah  reaksi  kedua  menyatakan reduksi. Contoh reaksi redoks adalah Cu + 2Ag+  Cu2+ + Ag. Ciri yang menandakan sebuah sel  adalah  adanya  gaya  gerak  listrik  (GGL),  di  mana  gerak  ini  disebabkan  karena  perbedaan potensial antara katoda dan anoda (Bird, 1987 dan Imama, 2015).
Apabila  dua  elektroda  Cu  dan  Zn  memiliki  beda  potensial  dihubungkan  melalui  cairan elektrolit  berupa  larutan  sari  nenas  maka  arus  listrik  akan  mengalir  melalui  kedua  elektroda tersebut.  Peristiwa  ini  sama  dengan  prinsip  kerja  baterai  dengan  logam  Zn  akan  teroksidasi menjadi Zn 2+ :
Zn (s)  Zn 2+ (aq) + 2e - E = + 0,76 volt
Elektron  yang  dihasilkan  oleh  logam  Zn  mengalir  melalui  lampu  menuju  ke  arah elektroda  Cu.  Kemudian,  elektron  yang  ditangkap  oleh  ion  Cu  dalam  larutan  CuSO 4 terjadi persamaan:
Cu 2+ (aq) + 2e -  Cu (s)
E = + 0,34 volt
Cu yang dihasilkan akan mengendap pada katoda dan menjadi kutub positif sedangkan logam  Zn  menjadi  kutub  negatif  karena  mengalami  oksidasi  (anoda).  Larutan  di  anoda kelebihan  muatan  positif  dengan  terjadinya  pertambahan  ion  Zn  akibat  terjadinya  perpindahan elektron.  Larutan  di  katoda  akan  kelebihan  muatan  negatif  karena  berkurangnya  ion  Cu (Sumanzaya, 2019).
Sifat  benda  yang  bereaksi  atau  bekerja  dari  adanya  muatan  listrik  dinamakan Kelistrikan. Listrik bermuatan positif dan negatif. Suatu benda bermuatan listrik negatif  apabila kelebihan elektron, sebaliknya bermutan listrik positif jika kekurangan elektron. Pada dasarnya sifat  muatan  listrik  positif  selalu  mengalir  dari  titik  dengan  potensial  tinggi  ke  titik  potensial rendah.  Istilah  yang  umum  berhubungan  dengan  listrik,  yakni  arus  listrik,  beda  potensial  dan daya  listrik  dan  beberapa  alat  yang  digunakan  dalam  mengukur  besar  dari  listrik  tersebut seperti ampermeter, voltmeter dan ohmmeter.

## Metodologi
Penelitian ini merupakan jenis penelitian yang menggunakan metode eksperimen. Dalam hal ini peneliti  berinovasi  dalam  bidang  energi  baru-terbarukan  dengan  memanfaatkan  sari  nenas sebagai energi alternatif bio-baterai. Selanjutnya dilakukan pembuatan larutan sari nenas segar sebagai  elektrolit  bio-baterai  dan  dilakukan  pengujian  kelistrikannya.  Adapun  diagram  alirnya adalah sebagai berikut:
e-ISSN  2549-3701
Gambar 1. Diagram alir pembuatan dan pengujian bio-baterai larutan sari nenas
Dimana prosedur penelitian yang akan dilakukan dalam penelitian ini, yaitu : a.  Tahap Persiapan
Beberapa hal yang perlu disiapkan sebelum melakukan penelitian ini adalah:
1.  Pemilihan jenis elektroda
Elektroda yang digunakan dalam penelitian ini adalah Cu (tembaga) sebagai katoda (+) dan Zn (seng) sebagai anoda (-) dipotong dengan ukuran 4,5 cm x 6 cm.
2.  Persiapan sari nenas
Buah  nenas  dikuliti,  dicuci  bersih  dan  dipotong  dadu  kemudian  dihaluskan  dengan blender.  Setelah  itu,  disaring  agar  diperoleh  sari  nenas.  Nenas  dimasukkan  ke  dalam wadah  dan  dipisahkan  menjadi  larutan  sari  nenas  segar  dengan  menambahkan  NaCl dan air. Larutan sari nenas kemudian dibagi volume menjadi 50, 100, 150, 200, dan 250 ml. Diberi label untuk masing-masing sampel larutan.
3.  Desain prototipe bio-baterai
Wadah yang digunakan dalam percobaan ini adalah akrilik dengan ukuran (12x5x7) cm, terdapat  6  sel  pada  bio-baterai  yang  terdiri  atas  6  pasang  elektroda  (Cu-Zn)  yang disusun  secara  seri  kemudian  dihubungkan  dengan  multimeter  dan  juga  lampu  pijar. Terdapat separator (sekat pembatas) pada tiap sel dengan jarak 2 cm.
e-ISSN  2549-3701
Gambar 2. Desain tunggal prototipe bio-baterai
b.  Tahap Pengambilan Data
Setelah  tahap  persiapan  selesai  dilakukan,  selanjutnya  peneliti  melakukan  tahap pengambilan data yang meliputi:
1.  Pengukuran pH
Langkah  yang  dilakukan  sebelum  mengukur  tegangan  dan  arus  adalah  mengukur  pH sari  nenas.  Pengukuran  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  tingkat  keasamannya  dengan pH meter.
2.  Pengukuran tegangan dan arus listrik dengan variasi volume larutan elektrolit. Larutan  sari  nenas  yang  menjadi  elektrolit  bio-baterai  masing-masing  divariasikan volumenya  menjadi  50,  100,  150,  200,  &  250  ml.  Semakin  banyak  pelat  yang  tercelup oleh larutan elektrolit akan memudahkan transfer elektron sehingga tegangan dan arus dapat dihasilkan.
3.  Pengukuran penurunan tegangan dari larutan sari nenas Pengukuran penurunan tegangan dilakukan dari waktu 20 menit, 40 menit, 60 menit, 80 menit, 100 menit dan 120 menit.

## Hasil dan Pembahasan
Dari penelitian yang telah dilakukan diperoleh hasil pengamatan terhadap perlakuan larutan sari nenas. Hasil pengamatan tersebut berupa nilai tegangan listrik, arus listrik, dan daya listrik. 1.  Pengaruh volume larutan sari nenas terhadap nilai tegangan dan arus listrik
Hasil  pengkuran  pengaruh  volume  larutan  sari  nenas  terhadap  tegangan  dan  arus  listrik dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel.1 Data pengukuran tegangan, arus dan daya listrik dari larutan sari nenas
pH Volume Cairan (ml) Tegangan Listrik (V) Arus Listrik (mA) Daya Listrik (mW) 3,7 50 1,94 1,21 2,34 100 2,98 4,63 13,79 150 3,89 8,28 32,20 200 4,37 12,44 56,36 250 4,96 16,75 83,08
e-ISSN  2549-3701
Berdasarkan  tabel  1,  dapat  dilihat  pengaruh  penambahan  volume  terhadap  arus  dan tegangan  dari  bio-baterai  larutan  sari  nenas.  Sebelum  dilakukan  pengukuran  tegangan,  arus dan  daya  listrik,  larutas  sari  nenas  diukur  terlebih  dahulu  pH  nya  dengan  nilai  yang  didapat sebesar 3,7.
1.94 2.98 3.89 4.37 4.96 1 2 3 4 5 50 100 150 200 250 Tegan gan (Vo lt) Volume (ml)
Gambar 3. Grafik hubungan variasi penambahan volume terhadap nilai tegangan listrik larutan
sari nenas
Gambar 4. Grafik hubungan variasi penambahan volume terhadap nilai arus listrik larutan sari nenas
Berdasarkan  gambar  2  dan  3,  nilai  arus  dan  tegangan  yang  diperoleh  adalah  stabil. Larutan  sari  nenas  dengan  variasi  penambahan  volume  menunjukkan  peningkatan  terhadap nilai tegangan dan arus listrik. Dalam hal ini, nilai tegangan listrik berbanding lurus dengan arus listrik  yang  dihasilkan.  Semakin  banyak  volume  larutan  yang  digunakan  maka  akan  semakin besar nilai tegangan dan arus listrik yang dihasilkan bio-baterai. Pada volume 50 ml, tegangan listrik yang dihasilkan sebesar 1,94 V sedangkan arus listrik yang dihasilkan sebesar 1,21 mA, dengan  daya  listrik  sebesar  2,34  mW.  Pada  volume  tersebut  larutan  sari  nenas  tidak  dapat menyalakan  lampu  dikarenakan  arusnya  sangat  kecil.  Konduktivitas  listriknya  rendah  karena luas  permukaan  elektroda  yang  tercelup  ke  dalam  larutan  sedikit.  Semakin  banyak  luas permukaan  yang  tercelup  ke  dalam  larutan  maka  semakin  tinggi  nilai  tegangan  listrik  yang
e-ISSN  2549-3701
dihasilkan.  Pada  volume  larutan  sari  nenas  segar  250  ml  menunjukkan  nilai  maksimum tegangan dan arus listrik yakni sebesar 4,96 V dan 16,75 mA dengan daya listrik sebesar 83,08 mW.
2.  Penurunan Tegangan dari Sampel Bio-baterai Larutan Sari Nenas Segar
Hasil    pengukuran  penurunan  nilai  tegangan  dari  sampel  bio-baterai  larutan  sari  nenas  di variasika  menjadi  beberapa  waktu  antara  lain  20  menit,  40  menit,  60  menit,  80  menit,  100 menit dan 120 menit.
Tabel.2 Data pengukuran penurunan tegangan dari larutan sari nenas
Tega- ngan (Volt) Waktu (menit) Volume (ml) 20 40 60 80 100 120 1,66 V 1,66 V 1,65 V 1,65 V 1,64 V 1,63 V 50 1,73 V 1,72 V 1,71 V 1,70 V 1,69 V 1,69 V 100 1,70 V 1,69 V 1,68 V 1,67 V 1,65 V 1,65 V 150 1,73 V 1,72 V 1,72 V 1,72 V 1,71 V 1,71 V 200 1,74 V 1,71 V 1,70 V 1,69 V 1,69 V 1,68 V 250
Dari tabel 2 dapat dilihat penurunan nilai tegangan dari waktu 20 menit, 40 menit, 60 menit, 80 menit dan 120 menit. Penurunan nilai tegangan setiap 20 menit sebesar 0,01 volt dari masing – masing volume, bahkan ada yang tidak mengalami penurunan.
Gambar 5. Grafik penurunan tegangan dari larutan sari nenas selama 2 jam
Dari gambar 4 dapat dilihat grafik penurunan tegangan larutan sari nenas segar selama 2  jam.  Di  setiap  volume  larutan  nenas  tegangan  mengalami  penurunan  dari  tegangan  awal sebesar 1,66 V, 1,73 V, 1,70 V, 1,73 V dan 1,74 V  menit ke-20 menjadi 1,63 V, 1,69 V, 1,65 V, 1,71 V dan 1,68 V menit ke -120. Setelah reaksi berlangsung dengan penyalaan lampu selama 2 jam pada sampel bio-baterai larutan sari nenas, pada elektroda Cu dan Zn terjadi perubahan massa.  Semakin  banyak  volume  larutan  yang  digunakan  maka  akan  semakin  besar  pula  luas permukaan  elektroda  tercelup.  Dalam  hal  ini,  elektroda  Cu  bertindak  sebagai  kutub  positif (katoda) akan terjadi peristiwa reaksi reduksi, sedangkan elektroda Zn bertindak sebagai kutub negatif (anoda) akan terjadi peristiwa reaksi oksidasi. Elektron mengalir dari Zn ke Cu sehingga lama  kelamaan  elektroda  Cu  akan  ditutupi  oleh  lapisan  hasil  oksidasi.  Elektroda  Cu  akan menebal atau bertambah massanya karena ditutupi atau dilapisi oleh Zn. Peneliti menggunakan
e-ISSN  2549-3701
seng  Galvalum,  sehingga  perubahan  massa  setelah  reaksi  pada  elektroda  Zn  tidak  terlalu nampak.

## Kesimpulan
Dari  hasil  penelitian  yang  telah  dilakukan  maka  dapat  diambil  kesimpulan  dimana  variasi volume  larutan sari nenas terdiri dari 50 ml, 100 ml, 150 ml, 200 ml dan 250 ml. Semakin besar volume  larutan  sari  nenas  maka  nilai  tegangan,  arus  dan  daya  listriknya  semakin  besar  serta nilai  penurunan  tegangan    listriknya  larutan  sari  nenas  memiliki  penurunan  yang  sama  dari masing – masing volume yaitu antara 0,01 Volt – 0,02 Volt dengan variasi waktu yang sama.

## Referensi
Asmarani  Suci,  Sri  Wahyu.  (2019).  Analisis  Jeruk  dan  Kulit  Jeruk  sebagai  Larutan  Elektrolit terhadap Kelistrikan Sel Volta. Jurnal Teori dan Aplikasi Fisika, 7(1), 7-16. Atina. (2015). Tegangan dan Kuat Arus Listrik dari Sifat Asam Buah. Jurnal Ilmiah Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, 12(2) , 28-42 .
Ernawati, Dessy, Arifudin. (2019). Baterai Ramah Lingkungan dari Limbah Serbuk Kayu Merbau (Intsia  bijuga)  dan  Matoa  (Pometia  sp.)  (Eco-friendly  battery  from  Merbau  (Intsia  bijuga) and Matoa (Pometia sp.) sawdust). Jurnal Ilmu dan Teknologi Kayu Tropis , 17(1), 83-89.
Hotang, Royani,  Dina.  (2018).  Pengaruh  Kandungan  Glukosa Terhadap  Arus  Listrik  pada  Bio- baterai  dari  Larutan  Elektrolit  Ketapang  (Terminalia  catappa.  L). Jurnal  Ilmiah  Fisika Fmipa Universitas Lambung Mangkurat , 15(2), 110-116.
Khairiah  (2017).  Analisis  Kelistrikan  Pasta  Elektrolit  Limbah  Kulit  Durian  (Durio  Zibethinus)
Sebagai Bio Baterai. Prosiding Seminar Nasional Pendidikan FKIP UNTIRTA , 41-44.
Nelmi,  Agustina,  Muhammad  Gifron.  (2018).  Pengolahan  Limbah  Kulit  Durian  dan  Baterai Bekas  Menjadi  Salah  Satu  Sumber  Energi  Listrik  Yang  Ramah  Lingkungan. Journal  of Materials Science, Geophysics, Instrumentation and Theoretical Physics , 1(1), 1-6.
Ridwan,  Muhammad.  (2016).  Sel  Elektrokimia:  Karakteristik  dan  Aplikasi. CIRCUIT:  Jurnal Ilmiah Pendidikan Teknik Elektro , 2(1), 177-180.
Sahrul,  Chandra.  (2016).  Sintesis  Polianilin  dan  Karakteristik  Kinerjanya  Sebagai  Anoda  Pada Sistem Baterai Asam Sulfat. Jurnal Material dan Energi Indonesia , 6(1), 20-26.
Sumanzaya,  Tri.  (2019).  Analisis  Karakteristik  Onggok  Singkong  Sebagai  Larutan  Bio-baterai.
Jurnal Teori dan Aplikasi Fisika , 7(2), 231-238.
Whydiantoro,  Susandi  Dony.  (2019).  Pengolahan  Limbah  Kulit  Durian  Menjadi  Bio-Baterai Sebagai Energi Alternatif. Journal of Engineering and Sustainable Technology , 5(2), 230- 236.