## POTENSI BAKAU SEBAGAI ENERGI LISTRIK ALTERNATIF MENGGUNAKAN METODE PLANT MICROBIAL FUEL CELL DI KOTA TARAKAN
Jordan Christian 1 , Fitriani 2 ,
1 PT Tarakan Elektrik Brother’s, Tarakan, Kalimantan Utara, Indonesia
2 Universitas Borneo Tarakan, Tarakan,  Kalimantan Utara, Indonesia
1 jchristian451@gmail.com
2 fitrianiubt22@gmail.com, fitriani@borneo.ac.id
Abstract—The  need  for  electrical  energy  continues  to increase  every  year.  This  is  inversely  proportional  to  the availability of fuel, which decreases every year. Therefore, it is needed a new breakthrough to overcome the energy crisis in the future.  In  Tarakan  City,  there is  a  mangrove  forest  area  that has  a  lot  of  microorganisms  which  can  produce  electrical energy if it is explored properly. Plant-Microbial Fuel Cell (P- MFC)  is  a  technology  for  generating  electricity  by  utilizing plants and bacteria in the soil. In the study, the plants used were mangroves in which the data were collected for 12 days. Anode and  cathode  applied  were  carbon  and  zinc  which  were connected to a multimeter to measure the value of current and voltage.  The  highest  power  obtained  in  the  study  was  137.19 mW  and  the  lowest  power  was  9.44  mW.  The  result obtained were  strongly  influenced  by  the  weather  conditions.  It  was expected that P-MFC could be used as an alternative energy in terms of electricity generation.
Keywords — Renewable  energy,  mangroves,  plant-microbial fuel cell (P-MFC).
I ntisari— Kebutuhan akan energi listrik terus meningkat tiap  tahunnya.  Hal  tersebut  berbanding  terbalik  dengan ketersediaan  bahan  bakar  yang  tiap  tahun  jumlahnya semakin  berkurang.  Maka  diperlukan  sebuah  terobosan baru guna mengatasi krisis energi di masa yang akan datang. Di  Kota  Tarakan,  terdapat  kawasan  hutan  mangrove  yang banyak menyimpan mikroorganisme yang bila dimanfaatkan dengan  baik  dapat  menghasilkan  energi  listrik.  Plant- Microbial Fuel (P-MFC) merupakan teknologi pembangkitan  listrik  dengan  memanfaatkan  tanaman  dan bakteri  dalam  tanah.  Dalam  penelitian  ini,  tanaman  yang digunakan  ialah  tanaman  bakau  dimana  pengambilan  data dilakukan selama 12 hari. Anoda dan katoda yang digunakan yaitu  karbon  dan  seng  yang  dihubungkan  ke  multimeter untuk mengukur nilai arus dan tegangan. Daya tertinggi yang diperoleh dalam penelitian ini sebesar 137.19 mW dan daya terendah diperoleh sebesar 9.44 mW. Hasil yang didapatkan sangat dipengaruhi oleh kondisi cuaca. Diharapkan melalui penelitian  ini,  P-MFC  dapat  digunakan  sebagai  energi alternatif dalam hal pembangkitan listrik.
Kata  Kunci—  Energi  terbarukan,  Tanaman  bakau,  Plant- Microbial Fuel Cell.

## I. PENDAHULUAN
Energi  listrik  merupakan  salah  satu  kebutuhan  utama dalam  kehidupan  manusia.  Kebutuhan  akan  energi  listrik terus meningkat tiap tahunnya seiring dengan
berkembangnya teknologi yang bertujuan untuk mempermudah aktifitas manusia. Meningkatnya kebutuhan  energi  listrik  berbanding  terbalik  dengan ketersediaan  bahan  bakar  yang  jumlahnya  tiap  tahun semakin  berkurang.  Energi  alternatif  merupakan  istilah yang merujuk pada energi yang dapat menggantikan bahan bakar konvensional.
Energi alternatif memiliki banyak kelebihan dibandingkan  dengan  energi  konvensional  antara  lain sifatnya  yang  dapat  diperbarui,  jumlahnya  yang  tidak terbatas  dan  juga  ramah  terhadap  lingkungan.  Salah  satu energi alternatif ialah teknologi Plant-Microbial Fuel Cell (P-MFC).  Plant-Microbial  Fuel  Cell  merupakan  metode dengan  memanfaatkan  tanaman  dan  bakteri  untuk menghasilkan listrik. P-MFC membuat proses yang terjadi secara  alami  pada  sekitar  akar  tanaman  secara  langsung mampu menghasilkan listrik [1].

## II. LANDASAN TEORI

## A. Energi terbarukan
Energi  terbarukan  adalah  energi  yang  berasal  dari proses alam yang berkelanjutan. Energi terbarukan berasal dari  elemen-elemen  alam  yang  tersedia  di  bumi  dalam jumlah  besar,  misal:  matahari, tidal,  angin,  sungai,  panas bumi,  tumbuhan,  kotoran  hewan  dan  sebagainya.  Energi terbarukan  merupakan  sumber  energi  paling  bersih  yang tersedia di planet ini. Pemanfaatan sumber energi baru dan terbarukan  perlu  dikembangkan  mengingat  peran  dan harga  BBM  terus  meningkat  dan  melambung  tinggi sebagai pengganti untuk penyedia energi yang berkelanjutan.  Energi  terbarukan  diharapkan  dapat mengatasi krisis energi dimasa yang akan datang.

## B. Plant Microbial Fuel Cell
Plant-Microbial  Fuel  Cell  merupakan  metode  yang memanfaatkan  bakteri  untuk  menghasilkan  listrik.  Saat proses  fotosintesis,  tanaman  akan  mengeluarkan  material yang tidak terpakai. Material tersebut  akan dilepaskan ke tanah  dan  ditangkap  oleh  bakteri  tanah  yang  kemudian diurai  lagi  membentuk  energi  listrik.  Proses  penguraian (degradasi)  tersebut  menghasilkan  elektron  dalam  tanah. Untuk  menangkap  elektron  tersebut  perlu  menempatkan sebuah  elektroda  di  dekat  akar  tanaman  (bakteri  tanah) sehingga dapat dihasilkan listrik. P-MFC membuat proses
yang terjadi secara alami pada sekitar akar tanaman secara langsung akan mampu menghasilkan listrik.
Menurut  Helder  [2],  P-MFC  sebagai  teknologi pembangkitan listrik memiliki banyak kegunaan. Seseorang  dapat  mengaplikasikan  teknologi  P-MFC dengan  bermacam-macam  ukuran  dan  skala.  Beberapa contohnya ialah:
1.  Listrik  atap  hijau:  menggabungkan  produksi  listrik dengan atap yang menggunakan rerumputan hijau. 2.  Produksi  listrik  di  persawahan:  menggabungkan produksi listrik dan produksi pangan.
3.  Produksi  listrik  di  lahan  basah  alami:  menggabungkan produksi listrik dengan konservasi alam
P-MFC  dipandang  sebagai  teknologi  yang  inovatif karena menghasilkan listrik dengan cara yang sama sekali baru.

## C. Elektroda
Elektroda  sendiri  terdiri  dari  elektroda  positif  dan elektroda  negatif.  Hal  ini  dikarenakan  elektroda  tersebut dialiri arus listrik sebagai sumber energi dalam pertukaran elektron.  Konsep  dari  elektrokimia  didasari  oleh  reaksi redoks  (reduksi-oksidasi)  dan  larutan  elektrolit.  Reaksi redoks merupakan gabungan dari  reaksi  reduksi  dan juga reaksi  oksidasi  yang  terjadi  secara  bersamaan.  Reaksi reduksi  merupakan  peristiwa  penangkapan  elektron sedangkan reaksi oksidasi merupakan peristiwa pelepasan elektron  yang  terjadi  pada  media  pengantar  pada  sel elektrokimia [3].
D. Tanaman
Adapun tanaman yang digunakan dalam penelitian ini ialah tanaman bakau. Tanaman bakau merupakan tanaman yang  banyak  ditemui  di  daerah  pesisir  pantai  yang berlumpur.  Khususnya  di  Kalimantan,  tanaman  bakau sangat  mudah  dijumpai  di  pinggiran  sungai,  daerah pertambakan  dan  disepanjang  pesisir  pantai.  Di  Kota Tarakan  sendiri  terdapat  beberapa  tempat  yang  menjadi kawasan  konservasi  mangrove  yang  menjadi  habitat tumbuhnya tanaman bakau. Bakau menjadi tempat tinggal bagi  beberapa  spesies  hewan  seperti  kepiting,  kerang, udang  dan  ikan-ikan  kecil.  Tanaman  bakau  memiliki batang yang keras yang dapat tumbuh mencapai ketinggian 20–30 m.
E. Daya dan power density
Dalam  mengukur  besarnya  energi  listrik  yang dihasilkan  oleh  P-MFC  digunakan  multimeter  untuk mengukur tegangan dan arus. Data yang berupa kuat arus dan  tegangan  akan  diolah  menjadi  nilai  daya  melalui persamaan 2.1 sebagai berikut:
𝑃(𝑚𝑊) = 𝑉 (𝑚𝑉) × 𝐼(𝑚𝐴) (1) Ket: P = Daya (mW) I = Arus (mA) V = Tegangan (mV)
Selanjutnya  dilakukan  perhitungan  power  density. Power density atau kerapatan daya merupakan besar daya yang  dapat  diperoleh  dari  per-satuan  luas  permukaan
elektroda [4]. Adapun persamaan kerapatan daya sebagai berikut.
𝑃𝑑 (𝑚𝑊 𝑚 2 ⁄ ) = 𝐼 (𝑚𝐴)×𝑉 (𝑉) 𝐴 (𝑚 2 ) (2) Ket: Pd = Power density (Kerapatan daya) (mW/m2) I = Arus (mA) V = Tegangan (mV) A = Luas permukaan anoda (m2)

## III. METODE PENELITIAN

## A. Lokasi penelitian
Penelitian  berlokasi  di  Kawasan  Konservasi  Hutan Mangrove  PT.  Idec  Abadi  Wood  Industries  dan  Hutan bakau  di  sekitar  sungai  bengawan  dengan  memilih  salah satu pohon sebagai sampel penelitian.
B. Alat dan bahan yang digunakan
Alat yang digunakan dalam penelitian ini ialah:
1. Multimeter digital DT-9205A
2. Elektroda karbon
3. Elektroda seng
4. Kabel
5. Resistor 1K Ω
6. Penjepit buaya
Bahan yang digunakan ialah:
1. Pohon bakau

## C. Persiapan alat P-MFC
Perakitan  alat  dimulai  dengan  menyiapkan  2  buah elektroda  yakni  karbon  grafit  dan  seng.  Masing-masing elektroda  disambungkan  pada  masing-masing  kabel  yang diujungnya  telah  terpasang  penjepit  buaya.  Pada  bagian sambungan  dengan  elektroda  dilapisi  lem  tembak  untuk mencegah  kebocoran  arus  sehingga  penyerapan  elektron hanya terpusat pada elektroda.
Gambar 1. Model elektroda karbon grafit dan seng
D. Pengambilan data
Data yang diambil berupa nilai arus dan tegangan yang diukur melalui penjepit buaya yang terhubung pada anoda dan katoda. Pengukuran nilai arus dilakukan menggunakan multimeter  pada  beban  eksternal  berupa  resistor  yang saling  terhubung  dengan  anoda  dan  katoda  [3]. Pengambilan data dilakukan setiap 60 menit sekali selama 10 jam dalam sehari, dari jam 08.00 sampai dengan 17.00. Pengambilan data ini dilakukan selama 12 hari.
Gambar 2. Rangkaian Plant-Microbial Fuel Cell

## Gambar 3. Diagram alir

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Hasil pengukuran
Gambar 4. Grafik tegangan hari 1
Gambar 5. Grafik tegangan hari 2 Gambar 6. Grafik tegangan hari 3 Gambar 7. Grafik tegangan hari 4 Gambar 8. Grafik tegangan hari 5 275 507 460 393 356 350 344 326 222 133 0 100 200 300 400 500 600 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Te ga n ga n ( m V ) Waktu (Jam)
329 415 434 373 347 344 336 313 304 211 0 100 200 300 400 500 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Te ga n ga n ( m V ) Waktu (Jam) 289 202 187 223 225 225 225 260 222 261 0 50 100 150 200 250 300 350 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Te ga n ga n ( m V ) Waktu (Jam) 258 469 338 393 367 335 442 440 331 246 0 100 200 300 400 500 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Te ga n ga n ( m V ) Waktu (Jam) 220 357 355 383 316 363 327 367 355 355 0 100 200 300 400 500 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Te ga n ga n ( m V ) Waktu (Jam)
Mulai Studi literatur Persiapan alat dan bahan Perakitan alat Analisa data Kesimpulan Selesai Pemasangan alat Data didapatkan Pembuatan laporan
Gambar 9. Grafik tegangan hari 6
Gambar 10. Grafik tegangan hari 7 Gambar 11. Grafik tegangan hari 8
Gambar 13. Grafik tegangan hari 10
Gambar 14. Grafik tegangan hari 11
Gambar 15. Grafik tegangan hari 12
Nilai  tegangan  yang  terukur  cenderung  tidak  stabil. Nilai tegangan tertinggi didapatkan pada hari ke 12 pukul 08.00  pagi  dengan  nilai  952  mV  dengan  kondisi  cuaca cerah dan kondisi  air laut surut  sedangkan nilai  tegangan terendah diperoleh pada hari ke 1 pukul 17.00 sore dengan nilai 133 mV dengan kondisi cuaca matahari tertutup awan dan  kondisi  air  laut  pasang.  Kondisi  cuaca  sangat mempengaruhi  tegangan  yang  dihasilkan  hal  ini dikarenakan  proses  fotosintesis  yang  tidak  stabil.  Cuaca yang cerah cenderung dapat  menghasilkan nilai  tegangan yang cukup tinggi sedangkan apabila dalam satu hari cuaca mendung  sehingga  matahari  cenderung  tidak  tampak karena tertutup awan maka nilai tegangan yang dihasilkan lebih kecil dibandingkan saat cuaca cerah.
415 173 424 454 468 531 463 573 527 573 0 100 200 300 400 500 600 700 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Te ga n ga n ( m V ) Waktu (Jam) 250 322 334 367 361 323 366 359 326 318 0 50 100 150 200 250 300 350 400 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Te ga n ga n ( m V ) Waktu (Jam) 372 374 415 456 451 509 469 505 468 455 0 100 200 300 400 500 600 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Te ga n ga n ( m V ) Waktu (Jam) 615 637 672 727 408 751 710 748 530 671 0 200 400 600 800 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Te ga n ga n ( m V ) Waktu (Jam)
531 523 443 449 412 349 346 329 373 254 0 100 200 300 400 500 600 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Te ga n ga n ( m V ) Waktu (Jam) 361 664 750 656 619 563 647 567 626 661 0 100 200 300 400 500 600 700 800 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Te ga n ga n ( m V ) Waktu (Jam) 952 867 930 943 920 828 768 664 304 220 0 200 400 600 800 1000 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Te ga n ga n ( m V ) Waktu (Jam)

## B. Daya
Gambar 16. Grafik nilai rata-rata daya per-hari
Rata-rata  nilai  daya  tertinggi  diperoleh  pada  tanggal 26/11/2021  dengan  nilai  137.193  mW  dimana  kondisi cuaca  sedang  cerah  dari  pagi  sampai  dengan  sore. Sedangkan  rata-rata  nilai  daya  terendah  diperoleh  pada tanggal 19/11/2021 dengan nilai 9.444 mW dimana kondisi cuaca  sempat  hujan  di  pagi  hari  lalu  langit  menjadi mendung  sepanjang  hari  dan  matahari  mulai  muncul  di sore  hari.  Daya  yang  didapatkan  masih  sangat  kecil  dan juga  belum  stabil  perkembangan  tiap  jamnya.  Hal  ini dipengaruhi oleh penyerapan elektron pada elektroda tidak berlangsung  optimal.  Kondisi  cuaca  yang  tidak  stabil menyebabkan  fotosintesis  pada  tanaman  bakau  tidak berlangsung  baik  sehingga  pelepasan  elektron  dari  sisa- sisa hasil fotosintesis cenderung tidak stabil.
C. Power density Dari  keseluruhan  pengukuran  didapatkan  kerapatan daya  rata-rata  sebesar  233.60  mW/m2.  Dengan  nilai tertinggi  sebesar  890.12  mW/m2  diperoleh  pada  hari  11 pukul  10.00  dan  nilai  terendah  sebesar  15.46  mW/m2 diperoleh pada hari 3 pukul 09.00. Rata-rata daya terbesar diperoleh  pada  hari  ke  9  dengan  nilai  521.63  mW/m2 dimana  kondisi  pada  saat  itu  cerah  sepanjang  hari  dan kondisi air yang sedang surut.

## V. KESIMPULAN
1. Nilai  tegangan  tertinggi  yang  diperoleh  dalam penelitian  ini  ialah  sebesar  952  mV  dengan  nilai tegangan terendah sebesar 133 mV.
2. Nilai daya tertinggi yang diperoleh dalam penelitian ini  ialah  sebesar  137.193  mW  dengan  nilai  daya terendah 9.444 mW.
3. Rata-rata kerapatan daya yang diperoleh keseluruhan selama  12  hari  pengukuran  ialah  sebesar  233.60 mW/m2  dengan  nilai  rata-rata  kerapatan  daya terbesar diperoleh pada hari ke 9 dengan nilai 521.63 mW/m2.
4. Tegangan  yang  dihasilkan  dari  teknologi  Plant- Microbial  fuel  cell  sangat  dipengaruhi  oleh  cuaca. Hal  ini  dikarenakan  tumbuhan  memerlukan  cahaya matahari untuk dapat berfotosintesis.

## REFERENSI
[1] Sholikah, U., Alfian, N., Kamaluddin, M., & Prasetyo, D. A. (2019). Sumber energi alternatif rumput vetiver dengan metode  plant  microbial  fuel  cell.  Prosiding  Seminar Nasional Riset Terapan, E8–E13.
[2] Helder, M. (2012). Design criteria for the Plant-Microbial Fuel  Cell Electricity  generation  with  living  plants  –  from lab to application.
[3] Moeksin,  R.,  Shofaudi,  M.  K.,  &  Warsito,  D.  P.  (2017). Pengaruh  Rasio  Metanol  dan  Tegangan  Arus  Elektrolisis Terhadap  Yield  Biodiesel  dari  Minyak  Jelantah.  Jurnal Teknik Kimia No.1, Vol. 23, Januari 2017
[4] Alfian, N., Aurelia, M., Mulyanto, K. B., Sholikah, U., & Kunci,  K.  (2018).  Potensi  Syzygium  oleina  Sebagai Penghasil  Listrik  Alternatif  Dengan  Metode  Plant-
Microbial Fuel Cell. 9th Industrial Research Workshop and Seminar National, 420–426. https://pdfs.semanticscholar.org/6976/ac943ab4c9609c7ca 805a0bcd154bcc1e387.pdf
33,005 54,045 9,444 28,735 20,606 38,745 41,634 77,844 137,193 49,268 120,638 122,023 0 20 40 60 80 100 120 140 160 D ay a (m W ) 17/11/2021 18/11/2021
19/11/2021 20/11/2021 22/11/2021 23/11/2021 24/11/2021 25/11/2021