## PENGARUH LAJU ALIR NITROGEN PADA METODE STARVASI NITROGEN TERHADAP KANDUNGAN LIPID PADA Chlorella sp. SEBAGAI BAHAN BAKU BIODIESEL
Fredy Arief Senjaya 1) , Dwi Sulistyanto 1) , Inga Laira 1) , Mardelia Nur Fatana 1) , Dita Baeti Pridiana 1) , Widayat 1)
1 Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Diponegoro fredy.senjaya04@gmail.com

## EFFECT OF NITROGEN FLOW RATE IN NITROGEN STARVATION
METHOD ON LIPID CONTENT OF Chlorella sp. AS BIODIESEL RAW

## MATERIALS

## ABSTRACT
Chlorella sp . is one of the microalgae that has the potential to produce lipids with  a  content  of  28%  -32%  of  dry  weight.  Lipid  content  in Chlorella  sp. potentially as raw material for biodiesel. The purpose of this research is to analyze  the  effect  of  nitrogen  flow  rate  on  nitrogen  starvation  method  on lipid content of Chlorella sp . Treatment with nitrogen starvation or nitrogen restriction  on  the  cultivation  medium  of Chlorella  sp. intended  for  carbon metabolism directed to lipid synthesis, then the lipid content analyzed using soxhlet method. Cultivation using nitrogen gas flow rate resulted in  a lipid content of 19.51%, while the air flow rate was known at 23.51%.
Keywords: Chlorella sp., Lipid Content, Nitrogen Starvation

## ABSTRAK
Chlorella sp. merupakan salah satu mikroalga yang berpotensi menghasilkan lipid dengan kandungan 28%-32% dari berat kering. Kandungan lipid dalam Chlorella sp. berpotensi sebagai bahan baku biodiesel. Tujuan penelitian ini adalah  menganalisis  pengaruh  laju  alir  nitrogen  pada  metode  starvasi nitrogen  terhadap  kandungan  lipid Chlorella  sp. Perlakuan  dengan  starvasi nitrogen  atau  pembatasan  nitrogen  pada  medium  kultivasi Chlorella  sp. dimaksudkan  supaya  metabolisme  karbon  diarahkan  pada  sintesis  lipid, selanjutnya    kandungan  lipid  dianalisis  menggunakan  metode  soxhlet. Kultivasi menggunakan laju alir gas nitrogen menghasilkan kandungan lipid sebesar 19,51%, sedangkan dengan laju alir udara diketahui sebesar 23,51%.
Kata kunci: Chlorella sp. , Kandungan Lipid, Starvasi Nitrogen

## PENDAHULUAN
Di Indonesia, pengunaan bahan bakar berbasis fosil masih sangat besar. Saat ini konsumsi  bahan  bakar  berbasis  fosil  di  Indonesia  mencapai  1,3  juta  barel  per  hari, sementara  itu,  produksi  hanya  mencapai  900.000  barel  per  hari  (Nuryadhin,  2012). Bahan  bakar  berbasis  fosil    merupakan  jenis  sumber  daya  yang  tidak  terbarukan  atau lama  kelamaan  akan  habis.  Konsumsi  baham  bakar  fosil  sebagian  besar  digunakan untuk  sarana  transportasi,  kebutuhan  rumah  tangga,  dan  kebutuhan  industri.  Dengan demikian diperlukan sumber energi alternatif yang mampu mengurangi ketergantungan masyarakat akan bahan bakar fosil.
Salah  satu  bentuk  energi  alternatif  yang  telah  lama  dikembangkan  di  Indonesia adalah biodiesel. Biodiesel menggunakan bahan baku yang berasal dari tanaman pangan yaitu kelapa sawit, jarak, tebu, jagung, dan kedelai. Bahan bakar alternatif biodiesel ini dapat  mengurangi  ketergantungan  masyarakat  akan  bahan  bakar  fosil.  Selain  itu, keunggulan dari bahan bakar ini adalah dapat diperbarui, berbeda dengan bahan bakar fosil  yang  jumlahnya  terbatas.  Oleh  karena  itu,  biodiesel  ini  merupakan  bahan  bakar yang sangat berpotensi.
Salah  satu  potensi  bahan  baku  biodiesel  adalah  mikroalga.  Bila  dibandingkan dengan  tanaman  tingkat  tinggi,  mikroalga  mampu  menghasilkan  minyak  30  kali  lipat lebih  banyak  dibandingkan  sejumlah  tanaman  tingkat  tinggi  lainnya,  yang  telah digunakan untuk memproduksi bio fuel (Dayananda et al., 2006). Jika dalam 1 hektar lahan  kultivasi  mikroalga  dapat  menghasilkan  100.000  liter  bio-bahan  bakar,  maka dengan  area  yang  sama  tanaman  kelapa  sawit  hanya  memproduksi  bio-bahan  bakar sebanyak 2700 liter bahkan tanaman jarakpun hanya menghasilkan 1.400 liter. Melihat potensi wilayah Indonesia yang 75% berupa lautan, mikroalga air laut menjadi kandidat yang potensial sebagai sumber bahan bakar nabati. Mikroalga juga merupakan sumber daya alam yang dapat dibudidayakan dan berkelanjutan.
Chlorella sp. merupakan salah satu mikroalga yang berpotensi menghasilkan lipid sebagai bahan dasar untuk memproduksi biodiesel. Kandungan lipid dari Chlorella sp. berkisar 28%-32% dari berat  kering (Chisti, 2007). Akan tetapi,  nilai  kandungan lipid
Arif Senjaya, Fredy, et al., Pengaruh Laju Alir Nitrogen pada Metode Starvasi Nitrogen
dalam Chlorella sp. dinilai masih terbilang cukup rendah bila dibanding beberapa jenis mikroalga  lainnya.  Maka  dari  itu  diperlukan  suatu  tindakan  untuk  meningkatkan kandungan  lipid  dari Chlorella  sp.. Cara  yang  umum  digunakan  untuk  memperkaya kandungan lipid,  yaitu dengan  membatasi jumlah nitrogen di  dalam media kultur atau sering disebut metode starvasi (Thompson, 1996).
Dengan  starvasi  nitrogen,  metabolisme  karbon  pada  mikroalga  diarahkan  pada sintesis  lipid  ataupun  karbohidrat  (Hu,  2004).  Secara  umum,  mikroalga  akan mengakumulasi  lipid  dengan  metode  starvasi  asalkan  tetap  terpapar  cahaya  matahari dan  tersedia  CO 2 sehingga  metabolisme  seluler  dari  mikroalga  untuk  melakukan fotosintesis  tetap  berjalan.  Diharapkan  dengan  adanya  kultivasi  mikroalga  dengan metode  starvasi  nitrogen  ini,  dapat  menciptakan  rancangan  produksi  biodesel  dari Chlorella  sp. yang  efektif  sehingga  dapat  menghasilkan  nilai  konversi  biodiesel  yang tinggi dan efisien dalam penggunaan energi.
Tujuan penelitian ini adalah untuk menganalisis pengaruh laju alir nitrogen pada metode starvasi nitrogen terhadap kandungan lipid Chlorella sp.

## MATERIAL DAN METODE

## Subjek Penelitian
Subjek pada penelitian ini yaitu Chlorella sp.

## Alat dan Bahan yang Digunakan
Alat  penelitian  yang  digunakan  antara  lain    tabung  kultivasi,  tabung  nitrogen  dan spektrofotometer UV-Vis.  Bahan penelitian yang digunakan antara lain  mikroalga, air laut, aquadest, gas nitrogen dan nutrisi.

## Prosedur Penelitian
Mikroalga Chlorella sp. dikultivasi terlebih dahulu menggunakan empat medium yang berbeda,  dengan  variabel  berturut  turut  yaitu  air  laut:akuades  sebesar  40:60,  50:50, 60:40,  100:0  dengan  konsentrasi Chlorella  sp., sebesar  20%  basis  1000  ml.  Masing-
masing variabel  diberi nutrisi H 2 CO 3 sebesar 0,06  gr/l; NPK 0,06  gr/l, dan vitamin  B sebanyak ½ tablet. Kemudian, keempat medium ditutup rapat agar terhindar dari udara lingkungan  dan  diberi  aerasi  cukup,  serta  diletakkan  di  bawah  penyinaran  lampu  dan sinar biru. Setiap harinya dilakukan pengujian absorbansi dari masing-masing variabel medium  dengan  spektrofotometer  UV-Vis  panjang  gelombang  680  nm,  untuk mengetahui kondisi dan laju pertumbuhan optimum pertumbuhan Chlorella sp. Setelah mendapatkan  medium  tumbuh  optimum  mikroalga,  maka  dilakukan  kultivasi menggunakan  medium  optimum  yang  didapat  dengan  variabel  konsentrasi  mikroalga yang  berbeda,  yaitu  40%,  60%,  dan  80%.  Dilakukan  pengukuran  absorbansi  masing- masing  mikroalga  untuk  mengetahui  laju  pertumbuhannya  dengan  spektrofotometer UV-vis  panjang  gelombang  680  nm.  Hal  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  konsentrasi mikroalga  optimum  dalam  kultivasi.  Kultivasi  dilakukan  lebih  lanjut  dengan  medium dan konsentrasi medium optimum, nutrisi nitrogen diberikan dengan cara mengalirkan gas nitrogen dari tabung nitrogen dengan variabel yang berbeda. Selama 6 hari berturut- turut  dilakukan  analisis  lipid  yang  diproduksi  oleh  mikroalga.  Kandungan  lipid  dapat diketahui dari tingkat biomasa mikroalga dan dianalisis dengan metode soxhlet.

## Analisis dan Interpretasi Data
Analisis  pertumbuhan  mikroalga  dengan  menggunakan  OD  ( Optical  Density ),    untuk memperoleh perhitungan specific growth rate dan doubling time (td).
Specific growth rate dihitung menggunakan rumus:
( )     ( )
µ = specific growth rate OD = Optical Density (Absorbansi)
t = waktu (hari)
Doubling Time (td) dihitung menggunakan rumus:
td
= doubling time
µ
= specific growth rate
Arif Senjaya, Fredy, et al., Pengaruh Laju Alir Nitrogen pada Metode Starvasi Nitrogen
Analisis perhitungan kadar total lipid dilakukan dengan metode Bethien-Dhiemar (1963). Perhitungan % berat total lipid adalah:
% Lipid = (   ) 100%
A :  berat labu + berat lipid setelah dilakukan ekstraksi (mg)
B :  berat labu sebelum dilakukan esktraksi (mg)
C :  berat kering sampel (mg)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Media Chlorella sp. Optimum
Gambar 1. Absorbansi pada Tiap Komposisi Media
Gambar 2. Diagram Batang Perolehan Specific Growth Rate dan Doubling Time pada tiap Komposisi Media
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0 2 4 6 8 O D (A B SO R B A NS I) HARI KE - 40 : 60 50 : 50 60 : 40 100 : 0 0 1 2 3 4 5 6 7 40:60 50:50 60:40 100:0
Specific Growth Rate
Doubling Time
0 0,2 0,4 0,6 0,8 0 2 4 6 8 OD ( A B SOR B A NS I ) HARI KE - 40% 60% 80%
Berdasarkan  hasil  yang  diperoleh  (Gambar  1), Optical  Density atau  absorbansi optimum ditemukan pada rasio air laut dan akuades sebesar 50:50 basis 1 L. Sedangkan pada Gambar 2 menunjukkan bahwa dengan menggunakan perhitungan specific growth rate diperoleh  rasio  air  laut  dan  akuades  sebesar  50:50  dapat  menghasilkan specific growth  rate tertinggi,  namun doubling  time tertinggi  pada  rasio  air  laut  dan  akuades sebesar  100:0.  Hal  ini  disebabkan  dengan specific  growth  rate yang  tinggi  akan menghasilkan doubling  time yang  semakin  kecil,  dan  sebaliknya.  Pada  komposisi dengan  absorbansi  serta specific  growth  rate optimum,  maka  pertumbuhan  mikroalga pada media tersebut akan optimum pula.
Analisis Konsentrasi Chlorella sp. Optimum
Gambar 3. Absorbansi pada tiap Konsentrasi Chlorella sp
Gambar 4. Diagram Batang Perolehan Specific Growth Rate dan Doubling Time pada tiap Konsentrasi Chlorella sp
Gambar  3.  menunjukkan  bahwa  absorbansi  pada  tiap  komposisi  mikroalga diperoleh      konsentrasi  optimum  yaitu  60%  dengan  absorbansi  tertinggi.  Namun,
0 1 2 3 4 5 6 7 40% 60% 80% Specific Growth Rate
Doubling Time
Arif Senjaya, Fredy, et al., Pengaruh Laju Alir Nitrogen pada Metode Starvasi Nitrogen
berdasarkan  perhitungan specific  growth  rate (Gambar  4)  konsentrasi  optimum  yang diperoleh  yaitu  60%  dengan doubling  time terbesar  pada  konsentrasi  80%,  maka konsentrasi optimum untuk kultivasi mikroalga dengan variabel laju alir nitrogen yaitu sebesar 60%.

## Analisa Kandungan Lipid
Berdasarkan  hasil  analisis  media  dan  konsentrasi Chlorella  sp. optimum,  maka langkah  selanjutnya  melakukan  kultivasi  dengan  variabel  laju  alir  nitrogen.  Dari  hasil kultivasi  tersebut, Chlorella  sp. dapat  diuji  kandungan  lipid  menggunakan  metode soxhelt.
Berdasarkan  perhitungan  analisis  lipid  menggunakan  metode  soxhlet  diperoleh kandungan lipid  pada kultivasi mikroalga dengan pengaliran laju  alir nitrogen  sebesar 19,51%,  sedangkan  pada  pengaliran  laju  alir  udara  diperoleh  kandungan  lipid  sebesar 23,51%.  Kandungan  lipid  pada  pengaliran  udara  lebih  besar  daripada  pengaliran nitrogen. Kadar nitrogen pada udara sebesar 78% dan pada gas nitrogen sebesar 100%. Hal  ini  menunjukkan  adanya  pengaruh  kadar  nitrogen  terhadap  produksi  lipid  pada Chlorella sp. , semakin besar kadar nitrogen pada kultivasi Chlorella sp. , semakin kecil produk lipid yang dihasilkan sehingga semakin rendah potensi mikroalga sebagai bahan baku biodiesel .
Hasil pegukuran kadar lipid menggunakan metode Bligh dan Dyer menunjukkan kadar lipid pada Chlorella sp. sebesar 16,83%. Berdasarkan pada laju pertumbuhan dan jumlah lipid tersebut, jenis mikroalga ini mempunyai potensi sebagai sumber lipid dan sumber  bahan  bakar  terbarukan  (Noerdjito,  et  al.,  2010). Chlorella  sp. mengandung protein 42,2 %, lemak kasar 15,3 %, nitogen dalam bentuk ekstrak, kadar air 5,7 % dan serat  0,4  %  (Vashista,  1979  dalam Rostini,  2007).  Berbagai  penelitian  terdahulu menunjukkan  bahwa Chlorella  sp. mengandung  lipid  yang  dapat  digunakan  sebagai bahan baku biodiesel atau bahan bakar.

## KESIMPULAN
Kultivasi  menggunakan  laju  alir  gas  nitrogen  diperoleh  kandungan  lipid  sebesar 19,51%,  sedangkan  dengan  laju  alir  udara  sebesar  23,51%.  Hal  ini  menunjukkan semakin rendahnya kadar nitrogen akan meningkatkan produksi lipid pada Chlorella sp.

## DAFTAR PUSTAKA
Chisti, Y. 2007. Biodiesel from Microalgae. Biotechnology Advances 0734-9750 25 294 306 .
Dayananda,  C. , Sarada,  R.,  Srinivas,  P.,  Shamala,  T.R.  and  Ravishankar,  G.A.  2006.
Presence  of  Methyl  branched  fatty  acids  and  saturated  hydrocarbon  in doi:10.1016/j.jiec .2008.08.002, 2009.
Handayani,  N.A  dan  Arianti,  D.  2012.  Potensi Mikroalga  Sebagai  Sumber  Biomasa Dan Pengembangan Produk Turunannya. Teknik , 33(2) , ISSN 0852-1697.
Hu, Q. 2004. Environmental Effects on Cell Composition. Dalam: Richmond, Amos ed.Handbook of Microalgal Culture: Biotechnology and Applied Phycology .
India: Blackwell Science.
Kementerian Negara Riset dan Teknologi. 2006. Biodiesel  (BBM Alternatif  Pengganti Solar):TanamanJarakPagar. http://www.ristek.go.id/index.php?mod=File&conf=f rame&abs=1&file=file_upload/lain_lain/biodiesel/biodiesel.htm.  [30 Juni 2015].
Noerdjito, dkk. 2010. Karakterisasi Pertumbuhan dan Kandungan Lipid pada Mikroalga Pavlova sp. dan Chlorella sp. ISSN 978-979-98802-5-3.
Nuryadhyn, A. 2012. Herman: Konsumsi BBM 1,3 Juta Barel Per Hari .
Thompson,  Jr.  G.A.  1996. Lipids  and  membrane  function  in  green  algae.  Biochem. Biophys. Acta, 1302, 17-45.