Jurnal: Elektrika Borneo (JEB)                                                                                                                                p-ISSN: 2443-0986 Vol. 9, No. 2, Oktober 2023, hlm. 49 - 54                                                                                                             e-ISSN 2685-001X
KAJIAN POTENSI SEDIMEN HUTAN BAKAU SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF PETAMBAK UDANG PULAU PAYAU KALIMANTAN UTARA
Fitriani 1 , Muhammad Khoirul Muttaqin 2 ,
1 Universitas Borneo Tarakan, Tarakan,  Kalimantan Utara, Indonesia
2, PT Tarakan Elektrik Brothers, Tarakan, Kalimantan Utara
1 fitrianiubt22@gmail.com, fitriani@borneo.ac.id
2 muhammadkhoirulmuttaqin12@gmail.com
Abstract—  Residents  in  North  Kalimantan's  brackish island  region  were  forced  to  hunt  for  alternative  sources  of energy because they lack access to sufficient electricity, which made  it  difficult  for  them  to  light  their  homes  at  night.  The purpose  of this  research  was to determine  whether  Sediment Microbial  Fuel  Cell  (SMFC)  technology  could  be  used  to convert the sediments from mangrove forests into alternative energy  sources  for  the  island's  residents  A  combination  of copper,  zine,  and  aluminum  electrodes  were  planted  for  12 days  as  anode  and  cathode  in  the  study's  direct  measuring approach, which measured power directly in the field. before being linked to a digital multimeter to determine the potential power  created  According  to  the  study's  findings,  the  highest voltage  measurement  was  809  mV.  while  the  highest  power measurement was 2427 mW The total power density measured over the course of 12 days was 305 4573 mWm2, with the first day's  average  power  density  at  826  mW/m2  as  the  highest Further study was required to maximize the electrical energy potential of mangrove mud with Semera Microbial Fuel Cell technology since the amount of the power generated was still not  very  large  and  was  strongly  influenced  by  weather conditions and the duration of electrode use
Keywords — Electrodes, Mangrove Fores, Sediment Microbial Fuel Cell
Intisari — Kurangnya  akses  listrik  yang  memadai  bagi penduduk  di  wilayah  pulau  payau  Kalimantan  utara, menyebabkan  mereka  mencari  sumber  energi  alternatif khususnya  untuk  penerangan  dimalam  hari.  Penelitian  ini bertujuan  untuk  mengkaji  potensi  sedimen  hutan  bakau yang  akan  digunakan  sebagai  energi  alternatif  penduduk pulau  payau  menggunakan  teknologi  Sedimen  Mikrobial Fuel Cell (SMFC). Metode yang dilakukan dalam penelitian ini  adalah  metode  pengukuran  langsung  dimana  dalam proses  pengukuran  dayanya  dilakukan  secara  langsung dilapangan  dengan  cara  menanam  kombinasi  elektroda tembaga, seng dan alumunium selama 12 hari sebagai anoda dan katoda yang kemudian akan terhubung ke multimeter digital agar  dapat  diketahui  potensi  daya  yang  dihasilkan. Dari hasil penelitian didapati bahwa nilai tegangan tertinggi yang  diperoleh  ialah  sebesar  809  mV  dengan  nilai  daya tertinggi  sebesar  242.7  mW.  Rata-rata  kerapatan  daya keseluruhan  yang  diperoleh  selama  12  hari  ialah  sebesar 305.4573  mW/m2  dengan  nilai  rata-rata  kerapatan  daya tertinggi diperoleh pada hari pertama sebesar 826 mW/m2. Besar  kecilnya  daya  yang  dihasilkan  sangat  dipengaruhi oleh  kondisi  cuaca  dan  lama  penggunaan  elektroda,  daya yang  dihasilkan  pada  penelitian  ini  masih  belum  begitu besar oleh karena itu diperluhkan lagi penelitian lebih lanjut
guna  mengoptimalkan  potensi  energi  listrik  dari  lumpur bakau dengan teknologi Sediment Microbial Fuel Cell.
Kata Kunci— Elektroda, Hutan Bakau, Sediment Microbial Fuel Cell

## I. PENDAHULUAN
Saat  ini  hampir  setiap  orang  memerluhkan  sumber energi  listrik  untuk  menunjang  sekaligus  memudahkan segala aktifitas kehidupan sehari-harinya. Hal ini seakan- akan menjadikan energi listrik sebagai kebutuhan pokok manusia selain kebutuhan sandang dan pangan. Sumber energi  listrik  yang  ada  di  Indonesia  saat  ini  masih didominasi oleh pembangkit listrik berbahan bakar fosil baik  itu  dari  minyak  bumi,  batu  bara  dan  gas  alam. sementara  untuk  energi  baru  terbarukan  (EBT)  hanya 17,1% saja [1]. Oleh karena itu pengembangan teknologi energi baru terbarukan terus dilakukan yang mana energi baru  terbarukan  ini  kedepannya  diharapkan  mampu untuk mengurangi penggunaan energi fosil yang menjadi sumber  energi  utama  yang  ada  saat  ini.  hal  ini dikarenakan  penggunaan  energi  fosil  dalam  jangka panjang dirasa kurang efisien. selain karena disebabkan oleh  jumlahn  energi  fosil  yang  terbatas,  penggunaan energi  fosil  secara  berkepanjangan  dapat  menyebabkan kerusakan lingkungan.
Salah  satu  pilihan  sumber  energi  alternatif  ialah sumber energi dengan mamanfaatkan teknologi sediment microbial  fuel  cell (SMFC)  yang  di  aplikasikan pada sedimen  hutan  bakau.  Prinsip  kerja  dari  teknologi  ini ialah  dengan  memanfaatkan  mikroorgnisme  yang terdapat pada sedimen hutan bakau untuk mendegradasi bahan organik yang ada di dalamnya dan menghasilkan elektron yang ditransfer ke anoda kemudian dialirkan ke katoda [2].
Pulau  Payau  yang  terletak  di  Kabupaten  Bulungan Provinsi  Kalimantan  Utara  merupakan  daerah  yang berpotensi untuk dikembangkannya Teknologi Sediment Microbial Fuel Cell (TSMFC), dikarenakan Pulau Payau ini  memiliki  hutan  bakau  yang  cukup  luas  ±40  KM 2 . Dengan diadakannya pengembangan teknologi sediment microbial  fuel  cell yang  di  aplikasikan pada  sedimen hutan bakau ini di wilayah tersebut, secara tidak langsung membantu  masyarakat  di  daerah  tersebut  dalam mendapatkan sumber energi alternatif untuk menunjang
aktifitasnya. Sebab saat ini kebanyakan dari masyarakat di  kawasan  tersebut  memiliki  pekerjaan  sebagai petambak  udang  dan  ikan  di  pulau  tersebut  dan memanfaatkan energi listrik dari tenaga matahari melalui panel surya sebagai sumber energi yang di gunakan untuk penerangan dimalam hari. Walaupun ada beberapa juga yang memiliki genset ukuran kecil di rumah yang dalam pengoprasiannya  masih  menggunakan  bahan  akar minyak sebagai sumber energi penggeraknya.

## II. LANDASAN TEORI

## A. Sumber Energi Terbarukan
Sumber  energi  terbarukan  adalah  sumber  energi yang berasal dari proses alam yang berkelanjutan seperti energi  matahari, tenaga  angin,  arus  air,  proses  biologi, panas  bumi,  dan  lain  sebagainya.  Penggunaan  Energi terbarukan  dirasa  baik  untuk  jangka  panjang  karena energy  terbarukan  merupakan  sumber  energi  paling bersih yang tersedia di bumi. Penggunaan sumber energi baru  dan  terbarukan  sangat  perlu  untuk  dikembangkan hal  ini  dikarenakan  mulai  terbatasnya  sumber  energi fosil yang tersedia saat ini yang pada akhirnya nanti juga pasti  akan  habis.  Dengan  demikian  Energi  baru  dan terbarukan  diharapkan  kedepannya  dapat  mengatasi krisis energi dimasa depan.
B. Sediment Microbial Fuel Cell Sediment  Microbial  Fuel  Cell merupakan  sebuah perangkat  yang  pada  prinsip  kerjanya  memanfaatkan mikroorgnisme untuk mendegradasi bahan organik dan menghasilkan  elektron  yang  ditransfer  ke  anoda kemudian  dialirkan  ke  katoda  sehingga  menghasilkan listrik [2]. Dalam prosesnya agar dapat membangkitkan energi  diperluhkan  jenis  bakteri  yang  melakukan aktivitas  reaksi  oksidasi  dan  reduksi  dimana  biasanya bakteri  jenis  ini  banyak  terdapat  di  dalam  tanah  dan lumpur.  Bakteri  jenis  ini  pun  banyak  terdapat  pada lumpur mangrove hal ini dikarenakan lumpur mangrove mengandung banyak sekali bahan organik di dalamnya yang  salah  satunya  berasal  dari  serasah  tumbuhan mangrove  sehingga  menjadikan  lumpur  mangrove sebagai  substrat  untuk  beraktivitas  jutaan  bakteri. Aktivitas  bakteri  biasanya  mengalami  reaksi  oksidasi dan  reduksi  yang  akan  menghasilkan  nutrient  yang terdapat  pada  lumpur  hutan  mangrove.  Kecepatan oksidasi  sangat  ditentukan  oleh  peran  dari  bakteri pengoksidasi  dan  dalam  kondisi  reduksi,  sangat ditentukan  oleh  aktivitas  bakteri  pereduksi.  Efek  dari terjadinya  reaksi  oksidasi  reduksi  menyebabkan terjadinya  lompatan  elektron  yang  mana  elektron tersebut dapat diukur dalam bentuk tegangan [3].
Dalam  kinerjanya  peningkatan  atau  penurunan listrik  yang  dihasilkan  berhubungan  dengan  jumlah elektron  bebas  yang  dihasilkan  oleh  bakteri.  Reaksi bioelektrokimia  yang  terjadi  antara  substrat  organik yaitu glukosa dan penerima elektron yaitu oksigen akan menyebabkan  glukosa  kemudian  terdegradasi  seperti pada reaksi berikut [4]:
Anoda : 𝐶 6 𝐻 12 𝑂 6  6 𝐶𝑂 2 + 24 𝐻 + + 24 𝑒 −
Kanoda: 𝑂 2 + 4 𝐻 + + 4 𝑒 −  2 𝐻 2 O
C. Elektroda Elektroda adalah suatu konduktor yang mengakibatkan arus listrik memasuki atau meninggalkan larutan  atau  media  lainnya.  Elektroda  terdapat  dua  jenis yaitu katoda dan anoda. Katoda adalah elektroda dimana muatan  negatif  memasuki  perangkat  listrik,  sedangkan anoda dimana muatan negatif meninggalkan suatu bahan [5].
Elektroda  biasanya  terbuat  dari  logam,  seperti tembaga, perak, timah, atau seng, tetapi juga dapat dibuat dari  bahan  konduktor  listrik  non-logam,  seperti  karbon grafit.  Elektroda  digunakan  dalam  pengelasan,  listrik, baterai,  obat-obatan,  dan  industri  untuk  proses  yang melibatkan elektrolisis
D. Kawasan Mangrove
Hutan mangrove atau disebut juga hutan bakau adalah hutan  yang  tumbuh  di  kawasam  air payau,  dan dipengaruhi oleh pasang-surut air laut. Hutan ini tumbuh khususnya di tempat-tempat di mana terjadi  pelumpuran dan  akumulasi  bahan organik.  Tanaman  bakau  ini biasanya  hidup  di teluk-teluk yang  terlindung  dari gempuran ombak,  maupun  di  sekitar muara sungai di mana  air  melambat  dan  mengendapkan  lumpur  yang dibawanya dari hulu.
Ekosistem  hutan  bakau  bersifat  khas,  baik  karena adanya  pelumpuran  yang  mengakibatkan  kurangnya abrasi  tanah, salinitas tanahnya  yang  tinggi,  serta mengalami daur penggenangan oleh pasang-surut air laut. Hanya  sedikit  jenis  tumbuhan  yang  bertahan  hidup  di tempat  semacam  ini,  dan  jenis-jenis  ini  kebanyakan bersifat  khas  hutan  bakau  karena  telah  melewati proses adaptasi dan evolusi.

## E. Daya dan Power Density
Untuk  mengukur  besarnya  energi  listrik  yang dihasilkan  oleh  SMFC,  digunakan  alat  ukur  multimeter untuk mengukur tegangan dan arus yang dihasilkan. Data yang  berupa  kuat  arus  dan  tegangan  kemudian  akan diolah  menjadi  nilai  daya  menggunakan  persamaan berikut:
P (mW) = V (mV)  I (mA) .................................... (1) Keterangan:
P = Daya (mW)
V = Tegangan (mV) I = Arus (mA)
Selanjutnya  akan  dilakukan perhitungan  nilai  power density.  Power  density  atau  kerapatan  daya  merupakan besar  daya  yang  dapat  diperoleh  dari  per-satuan  luas permukaan  elektroda.  Adapun  untuk  mengetahui  nilai kerapatan daya digunakan persamaan sebagai berikut.
Pd (mW/m 2 ) = I (mA)xV (mV) A (cm 2 ) ...................................... (2)
Keterangan:
Pd = Power density (mW/m 2 ) V = Tegangan (mV) I = Arus (mA) A = Luas permukaan anoda (m 2 )

## III. METODE PENELITIAN
A. Lokasi penelitian Penelitian berlokasi  di  kawasan hutan bakau wilayah Pulau Payau Kalimantan Utara. Pengukuran dilakukan di area hutan bakau yang berada dekat dari pantai di wilayah tersebut.
B. Alat dan bahan yang digunakan
Alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah sebagai berikut.
1. Multimeter digital DT-839B dan Heles UX 369 C
2. Elektroda tembaga
3. Elektroda seng
4. Kabel
5. Resistor 1 kΩ
6. Solder Bahan yang digunakan adalah sebagai berikut.
1. Lumpur bakau
C. Persiapan alat SMFC
Perakitan  alat  dimulai  dengan  menyiapkan  2  buah elektroda yakni seng dan seng. Masing-masing elektroda kemudian  disambungkan  pada  masing-masing  kabel dengan cara disolder .
D. Pengambilan data Data yang diambil berupa nilai tegangan dan arus yang diukur  menggunakan  multimeter  digital  yang  terhubung pada anoda dan katoda. Pengukuran nilai arus dilakukan dengan  menggunakan  beban  eksternal  berupa  resistor 1KΩ  yang  terhubung  dengan  anoda  dan  katoda. Pengambilan data dilakukan setiap satu jam sekali selama 11 jam dalam sehari, mulai dari jam 07.00 sampai dengan 18.00. Pengambilan data ini dilakukan dalam kurun waktu selama 12 hari.
mulai Studi Literatur Persiapan Alat Perakitan Alat Pengujian Rangkaian Pemasangan Alat Analisis data dan kesimpulan Selesai Pengambilan data
Gambar 1. Diagram alir
Gambar 2. Rangkaian Sedimen Microbial Fuel Cell

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Hasil Pengukuran
Gambar 3. Grafik Tegangan Hari 1
Gambar 4. Grafik Tegangan Hari 2
Gambar 5. Grafik Tegangan Hari 3
Gambar 6. Grafik Tegangan Hari 4
Gambar 7. Grafik Tegangan Hari 5
Gambar 8. Grafik Tegangan Hari 6
Gambar 9. Grafik Tegangan Hari 7
Gambar 10 . Grafik Tegangan Hari 8 Gambar 11. Grafik Tegangan Hari 9 Gambar 12. Grafik Tegangan Hari 10
Gambar 13. Grafik Tegangan Hari 11
Gambar 14. Grafik Tegangan Hari 12
Nilai tegangan yang terukur setiap harinya cenderung turun. Nilai tegangan tertinggi didapatkan pada hari ke 1 pukul  08.00  pagi  dengan  nilai  809  mV  dengan  kondisi cuaca  cerah  dan  kondisi  air  laut  surut  sedangkan  nilai tegangan terendah diperoleh pada hari ke 12 pukul 18.00 sore dengan nilai 254 mV dengan kondisi cuaca cerah dan kondisi  air  laut  pasang.  Tegangan  yang  dihasilkan  dari teknologi Sedimend  Microbial  Fuel  Cell sangat dipengaruhi  oleh  kondisi  cuaca  dan  lama  penggunaan elektroda, hal ini disebabkan oleh akibat adanya aktifitas mikroba  pada  lumpur  bakau  selama  proses  pengukuran data dan terjadinya proses oksidasi pada plat elektroda.

## B. Daya
Gambar 15 . Grafik Nilai Rata-Rata Daya Per-Hari
Rata-rata  nilai  daya  tertinggi  diperoleh  pada  tanggal 30 Januari 2022 dengan nilai daya 136.1592mW dimana kondisi cuaca pada saat itu cerah sedangkan rata-rata daya terendah di peroleh pada tanggal 8 Febuari 2022  dengan nilai 10.08 mW dimana kondisi cuaca pada saat itu sedikit mendung.  Daya  yang  diperoleh  masih  sangat  kecil  dan perubahannya pada tiap jamnya masih blum stabil hal ini dikarenakan cuaca yang tidak menentu yang mengakibatkan  penyerapan  electron  pada  elektroda kurang optimal.
C. Power Density (Kerapatan Daya)
Dari  data  keseluruhan  pada  Gambar  17.  dibawah didapatkan  kerapatan  daya  rata-rata  sebesar  74,06 mW/m 2 .  rata-rata  kerapatan  daya  tertinggi  berada  pada hari  pertama yaitu  168.43  mW/m 2 yang kemudian lama- lama mulai menurun hingga pada hari ke 12 yaitu  12.29 mW/m 2 . Hal ini dikarenakan mulai berkurangnya kualitas elektroda  akibat  adanya  aktifitas  mikroba  pada  lumpur
bakau  selama  proses  pengukuran  data  dan  terjadinya proses oksidasi pada plat elektroda.
Gambar 17. grafik nilai kerapatan daya perhari

## V. KESIMPULAN
Adapun  kesimpulan  dari  penelitian  ini  adalah  nilai tegangan  tertinggi  yang  di  peroleh  pada  penelitian  ini ialah sebesar 809 mV, nilai daya tertinggi yang diperoleh pada  penelitian  ini  ialah  sebesar  242.7  mW,  rata-rata kerapatan daya yang diperoleh keseluruhan selama 12 hari ialah  sebesar  74,06  mW/m 2 dengan  nilai  rata-rata kerapatan  daya  tertinggi  diperoleh  pada  hari  pertama sebesar  168.43  mW/m 2 ,  yang  mana  tegangan  yang dihasilkan  dari  teknologi Sedimend  Microbial  Fuel  Cell sangat  dipengaruhi  oleh  kondisi  cuaca  dan  lama penggunaan  elektroda,  hal  ini  disebabkan  oleh  akibat adanya  aktifitas  mikroba  pada  lumpur  bakau  selama proses  pengukuran  data  dan  terjadinya  proses  oksidasi pada plat elektroda.

## REFERENSI
[1] Djoko Siswanto, E. al. (2019). Issn 2527-3000
[2] Ngurah, B., Putra, A., Mahendra, I. N. A., Kuntayoni, N. A., Istyorini, A., & Dewanti, A. (2014). Analisis Potensi Sedimen  Hutan  Bakau  Sebagai  Sumber  Energi  Listrik dengan Menggunakan Teknologi Sediment Microbial Fuel Cell  (SMFC). Seminar  Nasional  FMIPA UNDIKSHA  IV Tahun 2014 , 2 , 399–407.
[3] Paus,  T.,  Hutapea,  H.,  Marbun,  S.  N.,  &  Weliyadi,  E. (2019).  Potensi  Bakteri  Pada  Lumpur  Mangrove  Kota Tarakan Sebagai Penghasil Energi Listrik Berkelanjutan. Jurnal Harpodon Borneo , 12 (1), 1–8.
[4] Istan,  M.  (2017).  Pengentasan  Kemiskinan  Melalui Pemberdayaan Ekonomi Umat Menurut Persfektif Islam. AL-FALAH : Journal of Islamic Economics , 2 (1), 81.
[5] Arigeni, R., Kirom, M. R., Qurthobi, A., Elektro, F. T., & Telkom, U. (2019). Analisis Produksi Energi Listrik Pada Microbial  Fuel  Cell  Menggunakan  Substrat  Tongkol Jagung  Dengan  Kontrol  Suhu. E-Proceeding  of Engineering , 6 (1), 1091–1096.
[6] Akbar,  T.  N.,  Kirom,  M.  R.,  &  Iskandar,  R.  F.  (2017). Analisis  Pengaruh  Material  Logam  Sebagai  Elektroda Microbial Fuel Cell Terhadap Produksi Energi Listrik. E- Proceeding of Engineering , 4 (2), 2123–2138.
[7] Riyanto,  B.,  Mubarik,  N.  R.,  &  Idham,  F.  (2011). Electrical  Energy  from  Jakarta  Bay  Marine  Sediment Through  Microbial  Fuel  Cell  Technology. Jurnal Pengolahan Hasil Perikanan Indonesia , XIV (1), 32–42.
[8] Rusila  Noor,  Y.,  M.  Khazali,  I.  N.  N.  S.  (2006). Pengenalan Mangrove di Indonesia . PHKA/WI-IP.
[9] Santoso,  E.  B.,  &  Mulyadi.  (2020).  Baterai  Air  Laut Sebagai  Sumber  Energi  Listrik  Untuk. Elektrika  Borneo (JEB) , 6 (1), 19–23.